【2024 DigiKey创意大赛】环境智眼-可视化智能环境观测器

小神123

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环境智眼-可视化智能环境观测器

                                                                                                                                                                                                                                                                               作者：小神123

一、作品简介
          环境智眼是一款革命性的智能环境观测器，它能够实时监测和分析各种环境参数，如温度、湿度、空气质量等。通过集成的高精度传感器阵列和强大的数据处理能力，环境智眼为用户提供了一个全面、实时的环境监测平台。核心特性：多参数监测： 能够同时监测多种环境参数，为用户提供全面的环境数据。智能数据分析： 利用先进的人工智能算法，对收集到的数据进行深入分析，识别模式和趋势。实时可视化： 通过直观的图形界面，用户可以实时查看环境数据的变化，包括动态图表、热图和趋势线。预警系统： 当环境参数超出预设的安全范围时，系统会自动发出预警，帮助用户及时采取措施。易于部署： 设计轻巧，安装简便，适用于室内外多种环境。应用场景：智能家居系统，提升居住舒适度和安全性。工业环境监测，确保生产环境符合安全标准。农业领域，优化作物生长条件，提高产量。城市环境管理，监测和改善城市空气质量和噪音污染。

本次采用的物料清单有ESP32-S3-LCD-EV-Board开发板以及气体传感器BME680，其中ESP32-S3-LCD-EV-Board搭配一块3.95英寸的屏幕，可以用来显示空气质量等。气体传感器BME680环境传感器是一款四合一MEMS环境传感器，可测量VOC（挥发性有机物）、温度、湿度、气压这四个参数，非常适用于监测空气质量。由于采用了MEMS技术，该传感器体积小、功耗低，因此也适用于低功耗场合，如可穿戴等。

二、系统框图
整体设计思路如下：通过气体传感器BME680采集空气中的数据，然后将数据通过I2C通讯或者SPI通讯传输到ESP32-s3控制板上，进过数据处理，实时将其显示在显示屏上，实现狂徒如下所示：

 

三、各部分功能说明

1、读取空气质量部分

通过SPI或者I2C形式，均可以读取到气体传感器的信息，接线示意图按照官方给出的文档示意如下：

通过Arduino IDE上编译代码，具体截图如下：

感觉读到的数据不太正确。

2、显示数据部分

显示部分的话，需要用到LVGL，这里的话，选择squareline_studio,其界面可以直接选择开发板ESP32-S3-LCD-EV-BOARD，显示如下：

进入编辑界面后，根据自己的喜欢设计布局，通过拖拽的形式，非常方便，大大缩减了开发界面的时间。以下是我搭建的界面。

四、作品源码

作品代码如下所示：

#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include "Adafruit_BME680.h"

#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Adafruit_BME680 bme(&Wire); // I2C
//Adafruit_BME680 bme(&Wire1); // example of I2C on another bus
//Adafruit_BME680 bme(BME_CS); // hardware SPI
//Adafruit_BME680 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO,  BME_SCK);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  Serial.println(F("BME680 test"));

  if (!bme.begin()) {
    Serial.println("Could not find a valid BME680 sensor, check wiring!");
    while (1);
  }

  // Set up oversampling and filter initialization
  bme.setTemperatureOversampling(BME680_OS_8X);
  bme.setHumidityOversampling(BME680_OS_2X);
  bme.setPressureOversampling(BME680_OS_4X);
  bme.setIIRFilterSize(BME680_FILTER_SIZE_3);
  bme.setGasHeater(320, 150); // 320*C for 150 ms
}

void loop() {
  if (! bme.performReading()) {
    Serial.println("Failed to perform reading :(");
    return;
  }
  Serial.print("Temperature = ");
  Serial.print(bme.temperature);
  Serial.println(" *C");

  Serial.print("Pressure = ");
  Serial.print(bme.pressure / 100.0);
  Serial.println(" hPa");

  Serial.print("Humidity = ");
  Serial.print(bme.humidity);
  Serial.println(" %");

  Serial.print("Gas = ");
  Serial.print(bme.gas_resistance / 1000.0);
  Serial.println(" KOhms");

  Serial.print("Approx. Altitude = ");
  Serial.print(bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA));
  Serial.println(" m");

  Serial.println();
  delay(2000);
}

 

#include <Arduino.h>
#include <ESP_Panel_Library.h>
#include <lvgl.h>
#include "lvgl_port_v8.h"

/**
/* To use the built-in examples and demos of LVGL uncomment the includes below respectively.
 * You also need to copy `lvgl/examples` to `lvgl/src/examples`. Similarly for the demos `lvgl/demos` to `lvgl/src/demos`.
 */
// #include <demos/lv_demos.h>
// #include <examples/lv_examples.h>

void setup()
{
    String title = "LVGL porting example";

    Serial.begin(115200);
    Serial.println(title + " start");

    Serial.println("Initialize panel device");
    ESP_Panel *panel = new ESP_Panel();
    panel->init();
#if LVGL_PORT_AVOID_TEAR
    // When avoid tearing function is enabled, configure the RGB bus according to the LVGL configuration
    ESP_PanelBus_RGB *rgb_bus = static_cast<ESP_PanelBus_RGB *>(panel->getLcd()->getBus());
    rgb_bus->configRgbFrameBufferNumber(LVGL_PORT_DISP_BUFFER_NUM);
    rgb_bus->configRgbBounceBufferSize(LVGL_PORT_RGB_BOUNCE_BUFFER_SIZE);
#endif
    panel->begin();

    Serial.println("Initialize LVGL");
    lvgl_port_init(panel->getLcd(), panel->getTouch());

    Serial.println("Create UI");
    /* Lock the mutex due to the LVGL APIs are not thread-safe */
    lvgl_port_lock(-1);

    /* Create a simple label */
    lv_obj_t *label = lv_label_create(lv_scr_act());
    lv_label_set_text(label, title.c_str());
    lv_obj_align(label, LV_ALIGN_CENTER, 0, 0);

    /**
     * Try an example. Don't forget to uncomment header.
     * See all the examples online: https://docs.lvgl.io/master/examples.html
     * source codes: https://github.com/lvgl/lvgl/tree/e7f88efa5853128bf871dde335c0ca8da9eb7731/examples
     */
    //  lv_example_btn_1();

    /**
     * Or try out a demo.
     * Don't forget to uncomment header and enable the demos in `lv_conf.h`. E.g. `LV_USE_DEMO_WIDGETS`
     */
    // lv_demo_widgets();
    // lv_demo_benchmark();
    // lv_demo_music();
    // lv_demo_stress();

    /* Release the mutex */
    lvgl_port_unlock();

    Serial.println(title + " end");
}

void loop()
{
    Serial.println("IDLE loop");
    delay(1000);
}

五、作品功能演示视频

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六、项目总结

本次项目是一个很好的机会，再次感谢得捷电子以及EEworld提供的平台与支持。但是由于个人原因（工作时间较忙以及对ESP32产品熟悉较少，与预期计划偏差较大），未能成功将全部功能实现，希望在后续的时间里自己可以将这个想法实现，并多多学习ESP32-s3的操作。

七、其他

 

秦天qintian0303

我是被题目吸引进来的，以为会是个边缘计算的项目，有个摄像头进行显示呢

小神123

秦天qintian0303 发表于 2024-11-1 11:15 我是被题目吸引进来的，以为会是个边缘计算的项目，有个摄像头进行显示呢

没有