2025 Make Blocks阶段2 - 基于BME280的环境参数采集模块

内容介绍

任务介绍

本次的任务都是运动控制和一些与运动相关的传感器采集，不过传感器的范畴还是非常大的，其中占比很大的一类就是环境状态采集，在课程中也提到了这一类，我们本次的目标也是想要做一个类似的传感器模块，由于不属于具体要求的任务之一，那么就算是自定义的吧，不过相关的要求还是和其他任务相关联，模块尽可能做小小一点，相关传感器在得捷是有售的，做接口，我们在得捷官网进行了查看，发现qwiic接口越来越普及，很多开发板都直接支持，所以这里我们也选用qwiic，然后再找一个传感器进行相关的模块设计。

硬件介绍

本次用的主要芯片是博世公司推出的BME280传感器，BME280是博世（bosch-sensortec）的一款专为移动应用和可穿戴设备开发的湿度传感器，尺寸和低功耗是关键的设计参数。该装置结合了高线性度和高精度传感器，可完美实现低电流消耗、长期稳定性和高 EMC 稳健性。湿度传感器提供极快的响应时间，因此可满足新兴应用的性能要求，例如情境感知和宽温度范围内的高精度。BME280压力湿度温度传感器实现了高性能的温度压力湿度检测，包括有压力、温度、湿度3个传感器。湿度传感器具有极快的响应时间，可满足新兴应用的性能要求，例如环境感知和宽温度范围内的高精度。压力传感器是绝对气压传感器，具有极高的精度和分辨率，噪音极低。集成的温度传感器经过优化，噪音极低，分辨率高。它主要用于压力和湿度传感器的温度补偿，也可用于估算环境温度。BME280压力温度传感器采用了小巧的8引脚LGA封装形式。

模块介绍

本次设计的传感器模块基于博世公司推出的BME280传感器为核心构建，模块的主要功能是输出压力、温度、湿度，主要是通过qwiic接口进行通信，数字接口为IIC。

整体的思路是尽量使用更少的器件和更小的体积，BME280芯片封装还是非常小的，供电电压是3.3V。

模块的整体框图没有太特别的，简单的就下面几部分：

原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

3D效果图

实物图

测试调试

本模块通过IIC接口进行控制，为了快速验证硬件的可行性，我们采用的是arduino的方式进行，选择任何一款都能快速验证，下载对应的库，然后观察打印的输出就可以了，代码如下：

#include <Arduino.h>
#include <BME280_Arduino_I2C.h>

BME280_Arduino_I2C bme;

void setup() {
    Serial.begin(9600);

    // Initialize BME280_Arduino_I2C library
    if (bme.begin() == 0) {
        Serial.println("BME280 initialized");
    } else {
        /*
            Returning code 1: Wire is not available
            Returning code 2: Device has not been found
        */
        Serial.println("BME280 failed to initialize");
    }
}

void loop() {
    // Read measurements from the sensor
    BME280Data* data = bme.read();

    // Check if data is received. If data could not be received, data would be a null pointer
    if (data != nullptr) {
        Serial.print("> Temperature (C): ");
        Serial.println(data->temperature);
        Serial.print("> Humidity (%): ");
        Serial.println(data->humidity);
        Serial.print("> Pressure (Pa): ");
        Serial.println(data->pressure);
    }

    delay(1000);
}

串口数据反应的就是当前环境的参数，26℃的温度正好是当前屋内的温度，也说明空调调节的还是挺准的（空调设定的就是26℃）：

心得体会

本次的模块是设计BME280的环境参数采集模块，设计上就是采集的环境参数，还是挺准的，通过自己设计焊接，尤其是在尽量小的尺寸内进行，还是挺有挑战的（传感器好小），不过这次的模块却也是很有用的，感谢论坛的活动和得捷的大力支持！