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【DigiKey年度寵粉】+空氣質量檢測儀

設計采用M5Stack CoreS3 SE + SGP30 傳感器實現空氣質量采集顯示,軟件采用Arduino IDE環(huán)境進行開發(fā)。

硬件均從得捷電子網站采購,方便快捷。

主控采用CoreS3 SE開發(fā)板,顯示傳感器采集到的CO?與TVOC數據

CoreS3 SE是 M5Stack 開發(fā)的第三代模塊化物聯(lián)網開發(fā)套件,基于樂鑫 ESP32-S3 芯片構建,適用于快速原型設計和多樣化應用開發(fā)。其主要特性如下:

主控芯片‌:搭載 ‌ESP32-S3‌ 雙核 Xtensa LX7 處理器,主頻 ‌240MHz‌,支持 ‌Wi-Fi 2.4GHz‌ 通信,板載 ‌16MB Flash‌ 和 ‌8MB PSRAM‌,滿足復雜物聯(lián)網應用的資源需求。

配備 ‌2.0英寸電容式觸摸 IPS 屏幕‌,采用高強度玻璃面板,支持多點觸控與直觀交互。

通信協(xié)議‌有 ‌I²C‌、‌SPI‌ 等總線接口。

SGP30 氣體傳感器

檢測指標‌:‌TVOC(總揮發(fā)性有機化合物)‌:范圍 ‌0–60000 ppb‌,分辨率 1 ppb18。‌eCO?(等效二氧化碳濃度)‌:范圍 ‌400–60000 ppm‌,分辨率 1 ppm15。‌輸出特性‌:數字信號輸出,支持 ‌I²C 通信協(xié)議‌,默認 7 位地址為 ‌0x58‌,讀寫地址分別為 0xB0 和 0xB134。

硬件連接(基于I²C協(xié)議)‌

電源接口‌:SGP30的 ‌VCC‌ 接 CoreS3 的 ‌3.3V‌ 引腳(避免電壓過高損壞傳感器)46SGP30的 ‌GND‌ 接 CoreS3 的 ‌GND‌‌通信接口‌:SGP30的 ‌SCL‌ 接 CoreS3 的 ‌GPIO16‌(默認I²C時鐘引腳)4SGP30的 ‌SDA‌ 接 CoreS3 的 ‌GPIO17‌(默認I²C數據引腳)

軟件配置(Arduino IDE環(huán)境)

首先安裝Arduino IDE環(huán)境

依賴庫安裝‌:

安裝 ‌M5CoreS3‌ 庫(管理屏幕顯示與核心功能)安裝 ‌Adafruit_SGP30‌ 庫(驅動傳感器)

代碼頭文件聲明:

#include <M5CoreS3.h>  
#include <Adafruit_SGP30.h>  
Adafruit_SGP30 sgp;  

初始化配置‌:

void setup() {  
  M5.begin();  
  Wire.begin(16, 17);  // 指定I²C引腳  
  if (!sgp.begin()) {  
    M5.Lcd.println("Sensor Error!");  
    while(1);  
  }  
  M5.Lcd.println("Preheating...");  
  delay(15000);  // 傳感器預熱15秒:ml-citation{ref="4,5" data="citationList"}  
}  

數據顯示實現:

void loop() {  
  M5.update();  // 更新硬件狀態(tài)  
  if (sgp.IAQmeasure()) {  
    uint16_t eco2 = sgp.eCO2;  // 獲取CO?等效值(單位:ppm):ml-citation{ref="5" data="citationList"}  
    uint16_t tvoc = sgp.TVOC;  // 獲取TVOC值(單位:ppb):ml-citation{ref="5" data="citationList"}  
      
    // 屏幕顯示  
    M5.Lcd.fillScreen(BLACK);  
    M5.Lcd.setCursor(20, 50);  
    M5.Lcd.printf("CO?: %d ppm", eco2);  
    M5.Lcd.setCursor(20, 80);  
    M5.Lcd.printf("TVOC: %d ppb", tvoc);  
  }  
  delay(2000);  // 數據刷新間隔2秒:ml-citation{ref="3,6" data="citationList"}  
}  

關鍵問題與優(yōu)化

數據異常處理‌:

若持續(xù)輸出 ‌0xFFFF‌(65535),檢查I²C連接或嘗試硬件復位傳感器2。使用 Wire.scan() 驗證SGP30的I²C地址是否為 ‌0x584

精度優(yōu)化‌:

SGP30需結合濕度傳感器(如SHT3x)補償數據精度,否則默認輸出為等效值。

功耗控制‌:

調用 M5.shutdown() 關閉屏幕背光或非必要功能以降低功耗。

擴展應用場景空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)(顯示實時數據并通過Wi-Fi上傳云端)智能家居聯(lián)動(根據CO?濃度自動開啟通風設備)

通過上述步驟,可快速搭建基于M5Stack CoreS3的空氣質量監(jiān)測終端,適用于家庭、辦公環(huán)境等場景。

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