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基于梁山派手持环境监测仪

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简介

梁山派无线手持环境监测仪是一个集成了传感器、微控制器和显示模块的复杂系统。

简介:梁山派无线手持环境监测仪是一个集成了传感器、微控制器和显示模块的复杂系统。
立创·开发板电子设计训练营

开源协议

GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)
创建时间:2023-09-11 05:53:43更新时间:2023-10-26 07:14:07

描述

功能介绍:

本项目涉及到温湿度、气压、有害气体传感器的数据采集,实时画面显示,以及独立供电。这是一个非常综合的项目,需要多方面的技术知识。这里我介绍一下基本的指导:

  1. 硬件选择:

    • 温湿度传感器:DHT21是一款价格实惠、性能稳定的温湿度传感器。
    • 气压传感器:BMP183是一款高精度、低功耗的气压传感器,它可以通过I2C接口与微控制器通信。
    • 有害气体传感器:TVOC气体传感器AGS10可以检测烟雾和酒精。
    • 显示模块:如果需要一个低功耗的屏幕,可以考虑使用OLED显示屏。它们体积小,可以显示高对比度的图像,并且非常省电。这里选用的是1.69寸TFT的屏。
    • 电池:锂电3.7V5000MA。
  2. 程序设计:

    • 使用平台MDK。
    • 传感器编写驱动程序,获取数据采集的数据,根据查阅每个设备的规格书来了解它们的通信,如何操作。
    • 对于实时显示,使用一个图形库,利用编写的代码将收集到的数据显示在屏幕上。
  3. 人机界面设计:除了显示数据之外,还设计一些用户界面元素,有按钮、菜单显示等,这些元素可以使用LVGL或其他图形库来实现。

  4. 测试和验证:把编改好的程序下载到GD后,通过人机交互进行全面的测试和验证以确保系统的正确性和可靠性,包括在相对就的环境条件下测试传感器的准确性,保证测试时可靠性和稳定性。

  5. 优化和改进:根据测试结果,需要对系统进行一些优化和改进以提高性能或解决可能出现的问题。

  6. 文档编写:编写详细的文档,包括硬件规格、软件代码、测试结果等,以便日后维护和改进项目。

    设计要求

    梁山派手持环境监测仪是一款专为环境监测设计的便携式设备。它小巧轻便,使用电池供电,让您摆脱了供电线的困扰,随时随地进行环境监测。

    该设备配备了温湿度传感器,可以实时检测温度和湿度数据,为环境分析提供准确的数据支持。此外,它还配备了气压传感器,可以检测大气压数据,帮助您了解当前环境的气压状况。

    为了更全面地监测环境状况,梁山派手持环境监测仪还配备了有害气体传感器,用于检测有害气体等数据。这款传感器具有高灵敏度和快速响应特性,能够实时监测环境中的有害气体浓度。

    为了方便实时查看监测数据,梁山派手持环境监测仪配备了一个易于观察的屏幕。通过触摸屏操作,您可以轻松查看温湿度、气压和有害气体等实时数据。此外,屏幕还具有漂亮的视觉效果和简易交互的人机界面,使用起来非常便捷。

    可以在任何地方随时了解环境状况,为工作和生活带来更多便利。

    硬件设计

    梁山派手持环境监测仪的硬件设计包括以下几个主要部分:

    1. 传感器部分:

      • 温湿度传感器:选用AHT21,这种传感器能够准确测量温度和湿度,满足环境监测的需求。
      • 气压传感器:选择BMP183,这个传感器可以测量大气压和温度,为环境监测提供必要的数据。
      • 有害气体传感器:TVOC气体传感器AGS10用于检测烟雾和酒精等有害气体。
    2. 微控制器部分:

      • 梁山派手持环境监测仪使用GD32类型的微控制器来处理传感器数据,并通过I2C接口与其他GD32通信。
      • 为了达到更好的刷屏效果,选择是连接到硬件SPI引脚上,。
    3. 显示模块:

      • TFT显示屏用于显示采集到的环境数据。
    4. 电池供电部分:

      • 梁山派手持环境监测仪使用可充电的锂电池供电,以确保长时间的使用。
    5. 外围电路:

      • 除了主要的功能模块,还需要设计相应的外围电路来支持这些模块的工作,电源管理电路、滤波电路、保护电路等。

        硬件介绍

      • AGS10是一款含有已校准数字信号输出的MEMS半导体智能TVOC气体传感器,使用专用的数字模块采集技术和气体感应传感技术,具有高的可靠性与卓越的长期稳定性。此款MEMS气体传感器,有低功耗高灵敏度、快速响应、高可靠性和稳定性、成本低、驱动电路简单等特点。它使用I2C数字输出信号,并内置高性能半导体硅基电阻式TVOC传感器。
      • 性能通信方式:
      • 奥松AHT21温湿度传感器和AHT10温湿度传感器在功能和性能上有所相似,但也有一些区别。AHT21是一款高精度、数字I2C信号输出的温湿度传感器,而AHT10也是一款数字信号输出的温湿度传感器,但其精度和性能可能与AHT21有所不同。

        AHT21具有体积小巧、微小的特点,大小仅为3*3mm,高度仅为0.8mm,非常适合用于各种不同的设备中。它不仅具有优秀的性能,而且在较宽的温度范围(-40℃~120℃)内具有良好的精度。此外,AHT21还具有I2C数字信号输出,方便与微控制器或其他设备进行通信。

        如果您需要替换AHT10传感器,并且需要使用数字I2C信号输出,那么AHT21可能是一个合适的选项。您可以使用AHT21来测量和监测温度和湿度,并将其连接到您的设备中进行数据传输和处理。

      • 性能
      • 定义
      • 电路TFT屏

        1.69寸TFT显示屏为彩色高清IPS LCD裸屏,分辨率为240x280,使用SPI接口进行通信,并配备了ST7789驱动。IPS技术提供了更广的视角,让用户可以从不同角度观看屏幕而不会出现颜色失真或图像偏移。

        SPI接口是一种常用的同步串行接口,它可以在微控制器和其他设备之间进行通信。ST7789是一种常见的TFT LCD控制器,它支持SPI接口,可以用于驱动1.69寸TFT显示屏。

      • 性能
      • 尺寸
      • 接口定义WF183:

        WF183D是一款经济型数字压力温度传感器,它内部包含一个MEMS压力传感器和一个高分辨率24位△∑ ADC及DSP。这意味着它可以非常准确地测量压力和温度,并将这些数据转换为数字信号输出。

        通过UART接口,WF183D提供高精度已校准压力和温度数字输出,这使得通讯连接变得非常简单。UART是一种常见的串行通信协议,它可以在微控制器和其他设备之间进行通信。使用UART接口,您可以轻松地将WF183D与您的设备连接起来,并读取它的测量数据。

      • 性能
      • 框架
      • 定义
      • 电路实物显示效果
        原理图介绍

      • 传感器电路屏电路
      • 充电电路
      • PCB布局图

      • 顶层
      • 底层

    操作视频

    https://www.bilibili.com/video/BV1pc411Z7rV/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=0e4686609dd9c60a63b3f7fe54080c03

设计图

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BOM

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附件

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1
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