为了应对日益严重的空气污染问题,我们的监控解决方案如同守护者,确保您呼吸的空气质量最高。
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硬件概览
它是如何工作的?
Air Quality 8 Click基于ZMOD4510,这是一款由瑞萨设计的预校准数字传感器,旨在可靠检测室内外空气质量。该传感器具备选择性臭氧测量能力(NO2和O3),在连续运行中功耗低于23mW,提高了能效而不影响空气质量。它还具有电气和气体校准、经过验证的MOx材料、数字接口、硅氧烷耐受性、高灵敏度和长期稳定性,可实现ppb级检测限度。其扩展的工作湿度和温度范围覆盖5至90%RH和-20°C至50°C,臭氧和二氧化氮的测量范围为20至500ppb。ZMOD4510的气体传感元件由硅基MEMS结构上的加热元件、金属氧化物(MOx)化学电阻器和CMOS信号调节IC组成,该IC控制传感
器温度并测量MOx电阻,电阻是气体浓度的函数。它有两种工作模式。第一种模式允许对空气质量进行一般测量,包括对二氧化氮(NO2)和臭氧(O3)的非选择性测量。第二种模式允许选择性测量臭氧(O3),在快速采样率为2秒时,平均功耗为0.2mW。它根据研究和国际标准检测典型气体,并使用一系列应用温度对空气进行采样并报告空气质量指数(AQI)。传感器不需要主动或直接的气流通过传感器模块,因为环境气体的扩散不会限制传感器的响应时间。ZMOD4510还可以检测安全相关气体;然而,该传感器模块并非设计用于可靠检测这些干扰物,因此未获批准用于安全关键或生命保
护应用。Air Quality 8 Click使用标准I2C两线接口与MCU通信,以读取数据和配置设置,支持100kHz时钟频率的标准模式和高达400kHz的快速模式操作。此外,它还具有其他功能,如连接到mikroBUS™插座RST引脚的复位引脚,将模块置于低逻辑电平时进入复位状态,以及连接到mikroBUS™插座INT引脚的额外中断信号,用于指示测量过程的状态。此Click board™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。因此,在使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,此Click board™配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G474R MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
512
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
128k
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
实时跟踪您的结果
应用程序输出
1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程。

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持
库描述
该库包含 Air quality 8 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
airquality8_calc_oaq
- Air Quality 8 计算空气质量指数(AQI)功能airquality8_read_rmox
- Air Quality 8 计算rmox电阻功能airquality8_start_measurement
- Air Quality 8 开始测量功能
开源
代码示例
完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio。 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。
/*!
* @file main.c
* @brief AirQuality8 Click example
*
* # Description
* This library contains API for Air Quality 8 Click driver.
* The library initializes and defines the I2C bus drivers
* to write and read data from registers.
* The library also includes a function for configuring sensor and measurement,
* read and calculate mox resistance ( RMOX ) and air quality index ( AQI ), etc.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initialization of I2C module and log UART, and additional pins.
* After the driver inits and executes a default configuration,
* the app read product ID and configuration parameters,
* initializes the sensor and measurement.
*
* ## Application Task
* This is an example that demonstrates the use of the Air Quality 8 Click board™.
* In this example, the app performs the start of the measurement,
* reads an array of the 15 mox resistances measurements ( RMOX ),
* and calculates the air quality index ( AQI ), the app also, displays if an error occurs.
* Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
*
* ## Additional Function
* - static void display_error ( void )
*
* @author Nenad Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality8.h"
static airquality8_t airquality8;
static log_t logger;
static uint16_t mox_lr;
static uint16_t mox_er;
static uint8_t status_flag;
static void display_error ( void )
{
if ( status_flag == AIRQUALITY8_ERROR_INIT_OUT_OF_RANGE )
{
log_printf( &logger, " The initialize value is out of range.\r\n" );
}
if ( status_flag == AIRQUALITY8_ERROR_GAS_TIMEOUT )
{
log_printf( &logger, " The operation took too long.\r\n" );
}
if ( status_flag == AIRQUALITY8_ERROR_I2C )
{
log_printf( &logger, " Failure in i2c communication.\r\n" );
}
if ( status_flag == AIRQUALITY8_ERROR_SENSOR_UNSUPPORTED )
{
log_printf( &logger, " Sensor is not supported with this firmware.\r\n" );
}
if ( status_flag == AIRQUALITY8_ERROR_CONFIG_MISSING )
{
log_printf( &logger, " There is no pointer to a valid configuration.\r\n" );
}
if ( status_flag == AIRQUALITY8_ERROR_SENSOR )
{
log_printf( &logger, " Sensor malfunction.\r\n" );
}
}
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
airquality8_cfg_t airquality8_cfg; /**< Click config object. */
/**
* Logger initialization.
* Default baud rate: 115200
* Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
* @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX
* are defined as HAL_PIN_NC, you will
* need to define them manually for log to work.
* See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
*/
LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
log_init( &logger, &log_cfg );
log_info( &logger, " Application Init " );
// Click initialization.
airquality8_cfg_setup( &airquality8_cfg );
AIRQUALITY8_MAP_MIKROBUS( airquality8_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == airquality8_init( &airquality8, &airquality8_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( AIRQUALITY8_ERROR == airquality8_default_cfg ( &airquality8 ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
Delay_ms( 100 );
static uint8_t cfg_data[ 6 ];
static uint8_t prod_data[ 5 ];
static uint16_t pid;
airquality8_get_sensor_info( &airquality8, &cfg_data[ 0 ], &prod_data[ 0 ], &pid );
if ( pid != AIRQUALITY8_PRODUCT_ID )
{
status_flag = AIRQUALITY8_ERROR_I2C;
display_error( );
for ( ; ; );
}
Delay_ms( 100 );
log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " Product ID : 0x%.2X \r\n", pid );
Delay_ms( 100 );
airquality8_init_sensor( &airquality8, &mox_lr, &mox_er );
Delay_ms( 10 );
airquality8_init_measurement( &airquality8 );
Delay_ms( 10 );
log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
log_info( &logger, " Application Task " );
log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " Air Quality Index\r\n" );
log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
Delay_ms( 100 );
}
void application_task ( void )
{
static uint8_t status_data;
static float rmox;
static float rmox_seq[ 15 ];
static float aqi;
status_flag = airquality8_start_measurement( &airquality8 );
airquality8_get_status( &airquality8, &status_data );
Delay_ms( 10 );
while ( ( status_data & AIRQUALITY8_STATUS_LAST_SEQ_STEP_MASK ) != AIRQUALITY8_OK )
{
airquality8_get_status( &airquality8, &status_data );
Delay_ms( 10 );
}
for ( uint8_t n_cnt = 0; n_cnt < 15; n_cnt++ )
{
status_flag = airquality8_read_rmox( &airquality8, &rmox, mox_lr, mox_er );
rmox_seq[ n_cnt ] = rmox;
Delay_ms( 100 );
if ( status_flag != AIRQUALITY8_OK )
{
display_error( );
}
}
aqi = airquality8_calc_oaq( rmox_seq, AIRQUALITY8_RCDA_STRATEGY_ADJ, AIRQUALITY8_GAS_DETECTION_STRATEGY_AUTO );
log_printf( &logger, " \tAQI : %.3f \r\n", aqi );
log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
Delay_ms( 1000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END