今天就跟大家聊聊有關(guān)如何用TPYBoard開發(fā)板制作PM2.5檢測儀，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。
成都創(chuàng)新互聯(lián)是專業(yè)的雙湖網(wǎng)站建設(shè)公司，雙湖接單;提供網(wǎng)站建設(shè)、做網(wǎng)站,網(wǎng)頁設(shè)計,網(wǎng)站設(shè)計,建網(wǎng)站,PHP網(wǎng)站建設(shè)等專業(yè)做網(wǎng)站服務(wù);采用PHP框架,可快速的進行雙湖網(wǎng)站開發(fā)網(wǎng)頁制作和功能擴展;專業(yè)做搜索引擎喜愛的網(wǎng)站,專業(yè)的做網(wǎng)站團隊,希望更多企業(yè)前來合作!
下面主要分享下怎樣用更少的成本，短暫的時間。自己動手制作更加精確的pm2.5檢測儀。
那么PM2.5（細顆粒物）是什么？（廢話段）
因為各國標準不一樣，天氣預(yù)報也報空氣質(zhì)量，預(yù)報的空氣質(zhì)量與實際的空氣質(zhì)量一樣嗎？但這個問題，想動手制作一個PM2.5檢測儀，有了自己動手制作的PM2.5檢測儀的話，當(dāng)空氣質(zhì)量較差或者嚴重污染的時候，提醒家人，同學(xué)和身邊的人盡量減少戶外活動，真正減少吸入細顆粒物。
制作一個PM2.5檢測儀的想法是好，在1個小時內(nèi)能否制作出一個PM2.5檢測儀呢？利用C/C++是貼近硬件的語言來做的話，要花好長一段時間甚至半年先學(xué)習(xí)C語言以后，再考慮動手制作，更不用說1個小時內(nèi)制作出一個PM2.5檢測儀。
接下來我介紹一個在1個小時內(nèi)制作一個PM2.5的方法。
1. PM2.5檢測儀原理
采用TPYBoard開發(fā)板為控制處理器，通過串口由PM2.5灰塵傳感器GP2Y1010AU0F檢測低程度的空氣污染PM2.5能夠甄別香煙和室內(nèi)/室外灰塵，并通過SPI接口由LCD5110顯示屏顯示當(dāng)前空氣粉塵濃度(ug/m3)。當(dāng)空氣中粉塵濃度達到所設(shè)定限度點亮不同的LED燈來知道當(dāng)前空氣質(zhì)量等級。
該檢測儀通過Python腳本語言實現(xiàn)硬件底層的訪問和控制細顆粒物檢測傳感器，每間隔一定時間，傳感器自動進行檢測，檢測到的空氣粉塵濃度數(shù)據(jù)通過串口上傳至主控板，主控板收集到數(shù)據(jù)后，同樣使用Python腳本語言將PM2.5的檢測結(jié)果顯示到LCD5110上。
參照1:TPYBoardLED亮燈狀態(tài)與 PM2.5日均濃度對應(yīng)的指數(shù)等級對應(yīng)表：
| PM2.5值數(shù) | 日均濃度值（ug/m3 ） | 空氣質(zhì)量等級 | LED燈狀態(tài) |
0～50 | 0-35 | 優(yōu) | 綠燈亮 |
50~100 | 35-75 | 良 | 綠燈亮 |
100～150 | 75-115 | 輕度污染 | 藍燈亮 |
150～200 | 115-150 | 中度污染 | 黃燈亮 |
200～300 | 150-250 | 重度污染 | 紅燈亮 |
>300 | >250 | 嚴重污染 | 紅燈亮＋黃燈亮 |
參照2: TPYBoard的硬件特點：
————————————————————————————
ü STM32F405RG MCU.
ü 168 MHz Cortex-M4 CPU with 32-bit hardware floatingpoint.
ü 1 MiB flash storage, 192 KiB RAM.
ü USB口, 支持 串口，通用存儲，HID協(xié)議。
ü SD卡插槽。
ü MMA76603軸加速度計.
ü 4 LEDs, 1復(fù)位按鈕, 1通用按鈕.
ü 3.3V0.3A板載 LDO , 可從USB口或者外置電池供電。
ü 實時時鐘。
ü 30個通用IO口，其中28個支持5V輸入輸出。
ü 2個 SPI接口, 2個 CAN接口, 2個I2C接口, 5個USART接口.
ü 14個 12-bit ADC引腳。
ü 2個DAC 引腳。
————————————————————————————
2. 材料準備
制作PM2.5檢測儀所需材料如下：
1.PM2.5粉塵傳感器1個，檢測PM2.5（細顆粒物）傳感器，TXD串口輸出。
2.TPYBoard開發(fā)板1塊，主要用來當(dāng)主控開發(fā)板，讀入傳感器數(shù)據(jù)。
3.Lcd5110顯示屏1個，主要用來顯示檢測的信息。
4.杜邦線若干。
5.數(shù)據(jù)線一條。
3.硬件接線方法傳感器的針腳
傳感器上一共六根線，從1到6依次是GND,VCC,NC,NC,RX,TX。其中我們只用三根線，電源（GND,VCC）和串口（TX），傳感器與TPYBorad接線參照圖1，具體用哪個串口請參照官方網(wǎng)站上文檔TPYBoard 關(guān)于串口的使用，小編用的串口為 UART(2) is on: (TX, RX) = (X3, X4) = (PA2, PA3)，因為只需要將數(shù)據(jù)傳到PTYBoard，所以只用到RED即PTYBoard的X4引腳。
圖1
LCD5110的針腳
TPYBoard LCD5110 memo
————————————————————————————
Y10 =>RST Reset pin (0=reset, 1=normal)
Y11 =>CE Chip Enable (0=listen for input,1=ignore input)
Y9 =>DC Data/Command (0=commands, 1=data)
X8 =>DIN data flow (Master out, Slave in)
X6 =>CLK SPI clock
VCC
Y12 => LIGHT Light(0=on, 1=off)
GND
圖2
PM2.5檢測儀整體接線方法
按照圖1、圖2所示將PM2.5粉塵傳感器以及5110顯示屏與PTYBoard連接起來，硬件連接完畢，如圖3:
圖3
PM2.5粉塵傳感器工作原理及數(shù)據(jù)處理PM2.5粉塵傳感器工作原理
PM2.5粉塵傳感器的工作原理是根據(jù)光的散射原理來開發(fā)的，微粒和分子在光的照射下會產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，與此同時，還吸收部分照射光的能量。
當(dāng)一束平行單色光入射到被測顆粒場時，會受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強將被衰減。如此一來便可求得入射光通過待測濃度場的相對衰減率。而相對衰減率的大小基本上能線性反應(yīng)待測場灰塵的相對濃度。光強的大小和經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號強弱成正比，通過測得電信號就可以求得相對衰減率，進而就可以測定待測場里灰塵的濃度。在傳感器的中間有一個洞，這個洞可以讓空氣在里面流通。在洞的兩個邊緣 ，一面安裝有一個激光發(fā)射器，另一面安裝有激光接收器。這樣一來，空氣流過這個小洞，空氣里的顆粒物呢就會擋住激光，從而產(chǎn)生散射，另一面的接收器，是依據(jù)接收到的激光強度來發(fā)出不同的信號的（其實就是輸出不同的電壓值）。這樣一來，空氣里的顆粒物越多，輸出的電壓越高，顆粒物越少，輸出的電壓越低。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)仿真圖所示：
內(nèi)部結(jié)構(gòu)仿真圖
PM2.5粉塵傳感器傳感器數(shù)據(jù)處理
上面說了傳感器的原理，接下來就說說它傳出來的信號和對于接收到的信號的計算吧。
這個傳感器的輸出數(shù)據(jù)是靠串口進行傳輸?shù)?，傳感器會通過串口每10ms不到（一般3～4ms）發(fā)送一個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的類型大致是個“0X00”這樣的16進制的數(shù)據(jù)。每次的數(shù)據(jù)會以“0XAA”作為起始端，以“0XFF”作為結(jié)束端。共7個數(shù)據(jù)位，7個數(shù)據(jù)位中包含了起始位，結(jié)束位，數(shù)據(jù)高位，數(shù)據(jù)低位，數(shù)據(jù)高校驗位，數(shù)據(jù)低校驗位和校驗位（校驗位是怎樣計算出來的，下面會講到）。數(shù)據(jù)格式大致如下：
其中校驗位長度=Vout（H）+Vout（L）+Vref（H）+Vref（L）的長度。
數(shù)據(jù)的組成一共是有7個數(shù)據(jù)位，但是只有Vout（H）和Vout（L）這兩個數(shù)據(jù)才是我們真正所需要的。我們需要依照這兩個數(shù)據(jù)算出來串口輸出的數(shù)字數(shù)據(jù)，從而通過數(shù)模轉(zhuǎn)換公式來計算出輸出的電壓。進一步的通過比例系數(shù)計算出空氣中顆粒物的數(shù)量。下面來說一下怎么計算。
傳感器輸出的數(shù)據(jù)分為高位和低位，其中呢Vout（H）為高位，Vout（L）為低位。因為串口傳進來的Vout（H）和Vout（L）是16進制的，第一步先轉(zhuǎn)化成10進制的（這個大家都會，不多說了）。然后根據(jù)這兩個輸出值的10進制數(shù)計算出串口輸出數(shù)值的電壓。
公式如下（其中Vout（H）和Vout（L）是已轉(zhuǎn)化為10進制的）：
Vout=（Vout（H）*256+Vout（L））/1024*5
這樣就算出來了他輸出出來的電壓了，再根據(jù)比例系數(shù)A，就可以計算出空氣中的顆粒物的值了。（A的值一般是在800到1000，具體的數(shù)值還要根據(jù)你買到的傳感器的精度，準確度和誤差值進行確定。我現(xiàn)在用的是800。）
PM2.5粉塵傳感器的采樣頻率及程序編碼PM2.5粉塵傳感器的采樣頻率
PM2.5粉塵傳感器的采樣頻率是非常高的，一般3～4ms發(fā)送一個16進制的采樣數(shù)據(jù)，也就是說傳感器通電（接通VCC和GND）后，每隔3～4ms發(fā)送一個16進制的采樣數(shù)據(jù)，這么高的采樣頻率作為一個檢測儀來說顯然是沒有必要的。
TPYBoard通過串口接收粉塵傳感器數(shù)據(jù)，使用串口當(dāng)然先定義串口，通過打開就可以接收串口數(shù)據(jù)，關(guān)閉串口就停止接收數(shù)據(jù)的特點，來自由控制PM2.5粉塵傳感器的采樣頻率。
程序編碼
我們main.py中，采用首先定義串口，其次是打開串口接收采樣數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉串口，并且處理采樣數(shù)據(jù)及顯示，依次循環(huán)。
運行測試
接線ok后，導(dǎo)入font.py文件和upcd8544.py文件(主要用于5110顯示數(shù)據(jù)），再運行main.py即可看到當(dāng)前的空氣質(zhì)量等級以及PM2.5的濃度值了。
下面鏈接是我用煙熏的演示視頻，供大家參考一下。
http://v.youku.com/v_show/id_XMTY5NjM5NDYwMA==.html
源代碼
把我寫的程序的源碼分享給大家，有需要的可以參考一下。
#main.py
import pyb
import upcd8544
from machine import SPI,Pin
from pyb import UART
from ubinascii import hexlify
from ubinascii import *
#M0 = Pin('X1', Pin.OUT_PP)
i=0
K=1
T=0
E=0
F=0
W=0
P=0
L=0
SHUCHU=0
A=800#A比例系數(shù)，在北方一般使用800-1000.南方空氣好一些，一般使用600-800.這個還和你使用的傳感器靈敏度有關(guān)的，需要自己測試再定下來。
G=1024/5#G為固定系數(shù)，是為了把串口收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PM標準值。
SHI=0#后面會賦值轉(zhuǎn)換成十進制的數(shù)值。
#*******************************主程序**********************************
重慶分公司
重慶分公司
