智能家居DIY-空气质量检测篇-获取空气污染指数

Posted 2020-07-29

前言

话说楼主终于升级当爸了，宝宝现在5个月了，宝宝出生的时候是冬天，正是魔都空气污染严重的时候，当时就想搞个自动开启空气净化器，由于种种原因一直没有时间搞，最近终于闲下来了这个事情终于提上议程了，现在是夏天，空气都还行，各种空气质量相关电子产品都打折，正是动手的好时机。

计划的主要功能有：

1. 自动检测空气质量（pm2.5，Pm10）
2. 自动检测温度，湿度，气压
3. 定时上传空气质量数据到服务器，并通过手机App显示
4. 当空气质量差的时候自动开启空气净化器并报警提示关窗
5. 当空气质量净化完毕后自动关闭空气净化器

 

架构

计划使用ardunio连接空气质量传感器，温度，湿度，气压传感器，通过wifi模块通过http上传到服务器后台，服务器采用.net mvc架构。app使用网站提供的接口获取数据并显示

 

计划使用的硬件有:

Ardunio mini pro

 

攀藤G5 空气质量传感器

 

继电器

 

温湿度传感器

气压传感器

WIFI模块

电源模块

 

 

有些朋友可能会问为啥用ardunio pro mini，主要有两个原因，一个便宜，一个性能够用。

空气质量传感器使用攀藤的原因主要是该传感器市场反馈性能不错，经过试验确实性能不错，另外一个就是现在买便宜:-)

 电源模块为啥要用两个的原因是部分传感器使用3.3v电压，部分传感器使用5v电压，计划使用交流转5v模块获得5V点，然后5v电再接一个降压模块获得3.3v电

我会用一系列的文章来记载我这次的DIY，有兴趣的朋友可以加我扣扣-1942916494，大家一起探讨。

 

获取空气污染指数

硬件连接

首先连接攀藤G5传感器和ardunio，只要连3根线，vcc，gnd，把攀藤G5的tx线连到ardunio的D8口

注意攀藤的vcc和gnd是紫色和黄色的不是红色和黑色

攀藤的vcc和gnd是紫色和黄色的不是红色和黑色

攀藤的vcc和gnd是紫色和黄色的不是红色和黑色

重要的话说三遍，攀藤的tx是绿色的线，绿色的线接D8，理论上可以接任意一个数字口，不过不要接4,5，原因是arduino的i2c是通过这个两个数字接口，我们很多传感器都是用i2c来和ardunio来通讯，所以不要占用这两个口

 

连接电脑

ardunio mini pro需用FTDI-232连接电脑，连线 ardunio vcc - ftdi vcc， ardunio gnd - ftdi gnd， ardunio tx - ftdi rx， ardunio rx - ftdi tx， ardunio rst - ftdi rst

如果已经用降压模块连接了ardunio的电源，不要接vcc和gnd，如果已经用降压模块连接了ardunio的电源，不要接vcc和gnd，如果已经用降压模块连接了ardunio的电源，不要接vcc和gnd

 

接好后，把ftdi连接到电脑的usb上，如果是第一次连接会安装驱动，装好后，会虚拟出一个com口

 

我的是com5

 

编写代码

使用官方IDE编写代码，下载地址：https://www.arduino.cc/en/Main/Software

可以下载绿色版，解压缩就能用

打开后界面是这样的

 

点工具，开发板选择ardunio mini or ardunio mini pro，端口选择虚拟出来的那个com口。

新建一个文件，拷贝下面的代码到ardunio IDE中

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial pm25Serial(8, 9); // RX, TX

struct _panteng {
  unsigned char len[2];
  unsigned char pm1_cf1[2];
  unsigned char pm2_5_cf1[2];
  unsigned char pm10_0_cf1[2];
  unsigned char pm1_0[2];
  unsigned char pm2_5[2];
  unsigned char pm10_0[2];
  unsigned char d[20];
} panteng;

float caiqarr[8]  = {0,50,100,150,200,300,400,500};
float cpm10arr[8] = {0,50,150,250,350,420,500,600};
float cpm25arr[8] = {0,35,75,115,150,250,350,500};

int caculateAiq(float * aiqarr, float * contaminatarr,int val , int size)
{
  int findidx = 1;
  for(int i=findidx;i<size;i++,findidx++)
  {
    if(contaminatarr[i] >= val)
      break;
  }

  if(findidx >= size)
    return (int)aiqarr[size - 1];

    float aiq  = (aiqarr[findidx]-aiqarr[findidx - 1]) / (contaminatarr[findidx] - contaminatarr[findidx - 1]) * (val - contaminatarr[findidx - 1]) + aiqarr[findidx - 1];
    return (int)aiq;
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);        //USB串口向PC发送数据
  pm25Serial.begin(9600);        //软串口连接传感器

  pinMode(13, OUTPUT);//内置led

   digitalWrite(13, HIGH); 
   delay(1000);
    digitalWrite(13, LOW); 
    delay(1000);
      digitalWrite(13, HIGH); 
      delay(1000);
    digitalWrite(13, LOW); 
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

  unsigned char c;
  char str[100];
  static int state = 0;
  static int count = 0;
  static int time = 0;
  int pm1_0, pm2_5, pm10_0;        //PM1.0、PM2.5、PM10
  int i;

  while  (pm25Serial.available()) {
    c = pm25Serial.read();

    // say what you got:
    //Serial.print("I received: ");
    //Serial.println(c, DEC);
    //Serial.println("read");
    switch (state) {
      case 0:
        if (0x42 == c)
        {
          digitalWrite(13, HIGH); //开始读取亮灯
          state = 1;
        }
        break;
      case 1:
        if (0x4d == c) {
          state = 2;
          count = 0;
          //Serial.println(‘ ‘);
        }
        break;
      case 2:
        ((unsigned char *) &panteng)[count++] = c;
        sprintf(str, "%02X ", c);

        if (count > 28) {
          state = 0;
          pm1_0 = panteng.pm1_0[0] * 256 + panteng.pm1_0[1];
          pm2_5 = panteng.pm2_5[0] * 256 + panteng.pm2_5[1];
          pm10_0 = panteng.pm10_0[0] * 256 + panteng.pm10_0[1];

          int pm25aiq = caculateAiq(caiqarr,cpm25arr,pm2_5,8);
          int pm10aiq =  caculateAiq(caiqarr,cpm10arr,pm10_0,8);
          sprintf(str, "%d\\t%d\\t%d\\t%d\\t%d\\t%d", time++, pm1_0, pm2_5, pm10_0, pm25aiq, pm10aiq);
          Serial.println(str);

          snprintf(str, 16, "PM2.5=%d    ", pm2_5);
          digitalWrite(13, LOW); //结束读取熄灯
        }
        break;
      default:
        break;
    }
  }


}

　　

 点击上传，IDE会自动编译，并上传代码到ardunio中。

 

上传完毕后，点击工具，串口监视器，在弹出的窗口中就可以看到当前的空气质量了

 

 

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