【DFRobot 云雀气象仪】学习笔记06（使用SGP30传感器获取CO2浓度）

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【DFRobot 云雀气象仪】学习笔记06（使用SGP30传感器获取CO2浓度） [复制链接]

## 10：使用IIC接口来实现CO2检测 SGP30是一款二氧化碳（CO2）和有机化合物（TVOC）气体传感器模块，它可以通过检测环境中的CO2和TVOC浓度来实现空气质量监测和控制。 ### 10.1：硬件设计 模块使用IIC接口，硬件电路设计如下：  硬件电路接口如下： 模块的SDA引脚连接到微控制器的PB11引脚。 \- 模块的SCL引脚连接到微控制器的PB10引脚。 \- 模块的VIN引脚连接到微控制器的5V电源引脚。 \- 模块的GND引脚连接到微控制器的地线引脚。 硬件实物图：  ### 10.2：软件设计 首先配置引脚定义，引脚配置需要和硬件接口一致。 ```c #ifndef __SGP30_H #define __SGP30_H #include "SYSTEM/system.h" #defineSGP30_SCL PBout(10) #defineSGP30_SDA PBout(11) // USART GPIO 引脚宏定义 #defineSGP30_SCL_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB #defineSGP30_SCL_GPIO_PORT GPIOB #defineSGP30_SCL_GPIO_PIN GPIO_Pin_10 #defineSGP30_SDA_GPIO_SDA RCC_APB2Periph_GPIOB #defineSGP30_SDA_GPIO_PORT GPIOB #defineSGP30_SDA_GPIO_PIN GPIO_Pin_11 #defineSGP30_SDA_READ() GPIO_ReadInputDataBit(SGP30_SDA_GPIO_PORT, SGP30_SDA_GPIO_PIN) #define SGP30_read0xb1//SGP30的读地址 #define SGP30_write 0xb0//SGP30的写地址 void SGP30_IIC_Start(void); //发送IIC开始信号 void SGP30_IIC_Stop(void); //发送IIC停止信号 void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd); //IIC发送一个字节 u16 SGP30_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节 u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void); //IIC等待ACK信号 void SGP30_IIC_Ack(void); //IIC发送ACK信号 void SGP30_IIC_NAck(void); //IIC不发送ACK信号 void SGP30_IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data); u8 SGP30_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr); void SGP30_Init(void); void SGP30_Write(u8 a, u8 b); u32 SGP30_Read(void); #endif ``` 驱动采用模拟IIC接口，具体实现代码如下： ```c #include "SGP30/sgp30.h" #include "SYSTICK/SysTick.h" void SGP30_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(SGP30_SCL_GPIO_CLK | SGP30_SDA_GPIO_SDA, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SCL_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(SGP30_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN; GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); } void SDA_OUT(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); } void SDA_IN(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); } //产生IIC起始信号 void SGP30_IIC_Start(void) { SDA_OUT(); SGP30_SDA = 1; SGP30_SCL = 1; delay_us(20); SGP30_SDA = 0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(20); SGP30_SCL = 0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据 } //产生IIC停止信号 void SGP30_IIC_Stop(void) { SDA_OUT(); SGP30_SCL = 0; SGP30_SDA = 0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high delay_us(20); SGP30_SCL = 1; SGP30_SDA = 1; //发送I2C总线结束信号 delay_us(20); } //等待应答信号到来 //返回值：1，接收应答失败 // 0，接收应答成功 u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void) { u8 ucErrTime = 0; SDA_IN(); SGP30_SDA = 1; delay_us(10); SGP30_SCL = 1; delay_us(10); while(SGP30_SDA_READ()) { ucErrTime++; if(ucErrTime > 250) { SGP30_IIC_Stop(); return 1; } } SGP30_SCL = 0; //时钟输出0 return 0; } //产生ACK应答 void SGP30_IIC_Ack(void) { SGP30_SCL = 0; SDA_OUT(); SGP30_SDA = 0; delay_us(20); SGP30_SCL = 1; delay_us(20); SGP30_SCL = 0; } //不产生ACK应答 void SGP30_IIC_NAck(void) { SGP30_SCL = 0; SDA_OUT(); SGP30_SDA = 1; delay_us(20); SGP30_SCL = 1; delay_us(20); SGP30_SCL = 0; } //IIC发送一个字节 //返回从机有无应答 //1，有应答 //0，无应答 void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd) { u8 t; SDA_OUT(); SGP30_SCL = 0; //拉低时钟开始数据传输 for(t = 0; t < 8; t++) { if((txd & 0x80) >> 7) SGP30_SDA = 1; else SGP30_SDA = 0; txd <<= 1; delay_us(20); SGP30_SCL = 1; delay_us(20); SGP30_SCL = 0; delay_us(20); } delay_us(20); } //读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK u16 SGP30_IIC_Read_Byte(u8 ack) { u8 i; u16 receive = 0; SDA_IN(); for(i = 0; i < 8; i++ ) { SGP30_SCL = 0; delay_us(20); SGP30_SCL = 1; receive <<= 1; if(SGP30_SDA_READ()) receive++; delay_us(20); } if (!ack) SGP30_IIC_NAck();//发送nACK else SGP30_IIC_Ack(); //发送ACK return receive; } //初始化IIC接口 void SGP30_Init(void) { SGP30_GPIO_Init(); SGP30_Write(0x20, 0x03); // SGP30_ad_write(0x20,0x61); // SGP30_ad_write(0x01,0x00); } void SGP30_Write(u8 a, u8 b) { SGP30_IIC_Start(); SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_write); //发送器件地址+写指令 SGP30_IIC_Wait_Ack(); SGP30_IIC_Send_Byte(a); //发送控制字节 SGP30_IIC_Wait_Ack(); SGP30_IIC_Send_Byte(b); SGP30_IIC_Wait_Ack(); SGP30_IIC_Stop(); delay_ms(100); } u32 SGP30_Read(void) { u32 dat; u8 crc; SGP30_IIC_Start(); SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_read); //发送器件地址+读指令 SGP30_IIC_Wait_Ack(); dat = SGP30_IIC_Read_Byte(1); dat <<= 8; dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1); crc = SGP30_IIC_Read_Byte(1); //crc数据，舍去 crc = crc;//为了不让出现编译警告 dat <<= 8; dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1); dat <<= 8; dat += SGP30_IIC_Read_Byte(0); SGP30_IIC_Stop(); return(dat); } ``` 模块工作的时候，需要先进行自检，确认精度，初始化代码如下： ```C //SGP30模块开机需要一定时间初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变，因此上电后每隔一段时间读取一次 //SGP30模块的值，如果CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd，发送“正在检测中...”，直到SGP30模块初始化完成。 //初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。 //气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可自行添加滤波函数。 while(CO2Data == 400 && TVOCData == 0) { SGP30_Write(0x20,0x08); sgp30_dat = SGP30_Read();//读取SGP30的值 CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;//取出CO2浓度值 TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff; //取出TVOC值 printf("正在检测中...\r\n"); delay_ms(500); } ``` ### 10.3：实验结果 最后，将结果显示到LCD屏幕上，结果如下： 

chejm

好的技术贴需要大力支持，感谢楼主的无私分享，收藏起来，慢慢学习

qzc0927

chejm 发表于 2023-12-20 17:11 好的技术贴需要大力支持，感谢楼主的无私分享，收藏起来，慢慢学习

相互学习，共同进步

eew_TKwwQ7

Sensirion的传感器确实不错