Funpack第八期环境监测站

内容介绍

Arduino Nano

自2008年第一块Arduino Nano推出后，基于此大小，nano已进化出了非常多的变种

ch01-Arduino_Nano

2018年，arduino推出了最新的nano系列：Nano 33

Arduino NANO 33 Made Easy BLE, Sense and IoT

此系列包含三块板卡，分别面向于BLE和Wi-Fi的iot应用，其中BLE和Sense都板载BLE模组，iot板载wifi模组。

Arduino Nano 33 BLE Sense

本次活动所采用的为Sense板卡，Sense板卡为BLE板卡的带传感器升级版，在保持原有电路的基础上，携带了非常丰富的传感器。

Nano Sense的核心处理器为nRF52840 SoC，这是一款基于ARM Cortex-M4F核心且集成了蓝牙5.0的SOC，在保证与经典款nano兼容尺寸管脚的基础上，大大提升了处理器性能。同时，Nano Sense配有多种高性能传感器(角速度，加速度，压力，温湿度，距离，光感，姿态)等，配合板载的蓝牙5.0，足以支持大部分iot应用。

Getting Started

如果要在Arduino桌面IDE上使用Arduino Nano 33 BLE Sense，需要依次进行以下操作：

1）安装开发板：工具——开发板——开发板管理器——搜索“nano 33 ble”——安装“Arduino Mbed OS Boards”

2）安装IMU库：项目——加载库——管理库——搜索ArduinLSM9DS1

3）安装麦克风包：项目——加载库——管理库——搜索PDM

4）安装颜色传感器包：项目——加载库——管理库——搜索APDS9960

5）安装气压计包：项目——加载库——管理库——搜索ArduinoLPS22HB

6）安装温湿度传感器包：项目——加载库——管理库——搜索ArduinoHTS221

功能展示

FqzyX3d3AFZLXQpWwBlzFTdsWVRm

本次实验完成了要求的第二个小题目：环境检测站。如图采用了0.96寸oled进行显示，依次显示了温度、湿度、气压、正上方RGB色、噪声以及基于RGB色进行的白天/夜晚判断。

代码细节

本实验代码除麦克风外所有传感器代码皆为上方格式，首先调用库函数得到需要的传感器值（具体使用方式见传感器对应例程），之后利用dtostrf函数进行数据类型转换并打印在oled屏幕上。

// read HTS221 sensor values
float temperature = HTS.readTemperature(); // read HTS221 sensor values
float humidity   = HTS.readHumidity(); // read HTS221 sensor values
 
u8g2.drawStr(0,10,"Temperature="); // write something to the internal memory
dtostrf(temperature,3,2,buffer); // 3：小数点前保留3位；2：小数点后保留2位。
u8g2.drawStr(78,10,buffer); // write something to the internal memory 78=12*6+6
u8g2.drawStr(108,10," C"); // write something to the internal memory

u8g2.drawStr(0,20,"Humidity="); // write something to the internal memory
dtostrf(humidity,3,2,buffer); // 3：小数点前保留3位；2：小数点后保留2位。
u8g2.drawStr(66,20,buffer); // write something to the internal memory
u8g2.drawStr(96,20,"%"); // write something to the internal memory

麦克风部分因为库函数可以获取到的为PDM信号，所以采用了PDM-PCM-DB的思路，先取均方根，再带入公式得到最终的结果。

void onPDMdata() {
// Query the number of available bytes
int bytesAvailable = PDM.available();

// Read into the sample buffer
PDM.read(sampleBuffer, bytesAvailable);

// 16-bit, 2 bytes per sample
samplesRead = bytesAvailable / 2;
}

double SPL_cal()
{
double amp=0,sum=0;
int cnt=0;
while(cnt<1020)
{
  if (samplesRead)
  {
    for (int i=0; i<samplesRead; i++)
    {
      sum=sum+double(sampleBuffer[i])*sampleBuffer[i];
    }
    cnt=cnt+samplesRead;
    samplesRead=0;
  }
}
amp=20*log10(10*sqrt(sum/cnt));
return amp;
}

可改进点

本次实验中温度传感器获得的数据比室温高2度左右，原因是nano的板卡体积实在太小，板卡本身的发热导致了温湿度传感器的温度高于室温。如果要使其达到室温可采用官方推荐的方式：通过代码将板卡进入尽可能低的低功耗模式，切断下图中的3.3V连接，并绕过DC-DC稳压器为电路板供电。

BLESense CUT3v3