物联网AI MicroPython传感器学习 之 CCS811空气质量检测传感器
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一、产品简介
通过CCS811传感器模块可以测量环境中TVOC(总挥发性有机物质)浓度和eCO2(二氧化碳)浓度，作为衡量空气质量（IAQ）的指标。
引脚定义
- VCC：3.3V
- GND：接地
- SCL：I2C时钟
- SDA：I2C数字
- WAK：接地
- INT：NC（阈值中断引脚）
- RST：NC（复位引脚）
- ADD：NC
二、技术参数
- 供电电压：3.3V
- 接口：I2C接口
- 分辨率：14位
- 工作电流：20mA
- 睡眠模式的电流：3uA
- 模块尺寸：15mm * 21mm
三、软件接口
CCS811(i2cObj) - 创建CCS811驱动对象
- 函数原型：
ccs811Obj = CCS811(i2cObj)
- 参数说明：
| 参数 | 类型 | 必选参数？ | 说明 |
|---|---|---|---|
| i2cObj | I2C | 是 | 传入i2c对象 |
- 返回值：
CCS811对象创建成功，返回CCS811对象；CCS811对象创建失败，抛出Exception - 示例代码：
from machine import I2C,Pin # 驱动库
import ccs811 # CCS811空气质量传感器驱动库
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
- 输出：
ccs811 inited!
geteCO2 - 获取空气中二氧化碳浓度
- 函数功能：
获取空气中二氧化碳浓度 - 函数原型：
CCS811.geteCO2()
-
参数说明：
无 -
返回值：
| 返回值 | 类型 | 说明 |
| — | — | — |
| status | 整型 | 0-无效数值；
1-有效数值 |
| eco2 | 整型 | 单位：ppm，>=400 | -
示例：
from machine import I2C,Pin # 驱动库
import ccs811 # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
status,eco2 = ccs811Obj.geteCO2()
if status == 1:
print('eCO2: %d ppm' %(eco2))
utime.sleep(1)
- 输出：
ccs811 inited!
eCO2: 400 ppm
eCO2: 868 ppm
eCO2: 400 ppm
eCO2: 400 ppm
getTVOC - 获取空气中挥发有机物的浓度
- 函数功能：
获取空气中挥发有机物的浓度 - 函数原型：
CCS811.getTVOC()
- 参数说明：
无 - 返回值：
| 返回值 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| status | 整型 | 0 - 无效数值 1 - 有效数值 |
| tvoc | 整型 | 单位：ppb |
- 示例：
from machine import I2C,Pin # 驱动库
import ccs811 # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
status,tvoc = ccs811Obj.getTVOC()
if status == 1:
print('TVOC: %d ppb' %(tvoc))
utime.sleep(1)
- 输出：
ccs811 inited!
TVOC: 0 ppb
TVOC: 0 ppb
TVOC: 0 ppb
TVOC: 3 ppb
TVOC: 734 ppb
TVOC: 68 ppb
TVOC: 129 ppb
TVOC: 62 ppb
TVOC: 25 ppb
geteCO2TVOC - 获取空气中二氧化碳以及挥发有机物的浓度
- 函数功能：
获取空气中二氧化碳以及挥发有机物的浓度 - 函数原型：
CCS811.geteCO2TVOC()
- 参数说明：
无 - 返回值：
| 返回值 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| status | 整型 | 0-无效数值 1-有效数值 |
| eco2 | 整型 | 单位：ppm , >=400 |
| tvoc | 整型 | 单位：ppb |
- 示例：
from machine import I2C,Pin # 驱动库
import ccs811 # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
status,eco2,tvoc = ccs811Obj.geteCO2TVOC()
if status == 1:
print('eCO2: %d ppm, TVOC: %d ppb' % (eco2, tvoc))
utime.sleep(1)
- 输出：
ccs811 inited!
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 1495 ppm, TVOC: 168 ppb
eCO2: 481 ppm, TVOC: 12 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
四、接口案例
# Python代码
from machine import I2C,Pin # 驱动库
import ccs811 # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
status,eco2,tvoc = ccs811Obj.geteCO2TVOC()
if status == 1:
print('eCO2: %d ppm, TVOC: %d ppb' % (eco2, tvoc))
utime.sleep(1)
- 输出：
ccs811 inited!
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 1495 ppm, TVOC: 168 ppb
eCO2: 481 ppm, TVOC: 12 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
五、工作原理
INA219传感器寄存器描述如下表所示：
| 序号 | 寄存器地址 | 功能说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| 1 | 0x00 | 状态寄存器 | – |
| 2 | 0x01 | 测量模式寄存器 | – |
| 3 | 0x02 | 测量结果寄存器 | – |
| 4 | 0x20 | 硬件ID寄存器 | 0x81 |
| 5 | 0x21 | 硬件版本寄存器 | 0x1X |
| 6 | 0xF4 | APP启动寄存器 | – |
| 7 | 0xFF | 软件重启寄存器 | – |
从下图可以看到CCS811内置I2C通信单元，与MCU进行数据交互。其中nINT和nRESET是可选的，根据实际项目需要而定，nWAKE低电平状态为激活CCS811。
引脚分布如下：
| 序号 | 引脚名 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 1 | I2C_ADDR | 低电平 - I2C地址总线0x5A 高电平 - I2C地址总线0x5B |
| 2 | nRESET | 复位引脚，低电平有效 |
| 3 | nINT | 阈值中断引脚 |
| 4 | PWM | – |
| 5 | Sense | – |
| 6 | VDD | 电源正 |
| 7 | nWAKE | 唤醒引脚，低电平有效 |
| 8 | AUX | – |
| 9 | I2C_SDA | I2C数据线 |
| 10 | I2C_SCK | I2C时钟线 |
参考文献及购买链接
[1] CCS811传感器DATASHEET
[2] CCS811传感器模块购买