如何用Ameba開發板實作PM 2.5感測應用

Posted By 陸向陽 on 1 月 20, 2016 in Realtek, Realtek Ameba, WiFi, 單元, 教學文, 評測, 開發主板 | 0 comments

筆者之前示範過用聯發科技的LinkIt ONE開發板，連接SeeedStudio出的Grove裏的灰塵感測器，這是由Shinyei公司出的，型號為PPD42NS，規格可見本連結。不過，這個感測器並不是正規的PM 2.5感測器，SeeedStudio的官網百科說明：「該粉塵傳感器測量的顆粒大小與PM2.5顆粒大小不同，不能直接用於PM2.5的測量，但顆粒大小相近，可略作參考。」

這次，筆者來說明用瑞昱科技的Ameba（阿米巴）開發板，來偵測真的PM 2.5空氣品質。首先說明一下感測器，使用的是大陸攀藤科技（Plantower）的PMS3003空氣品質感測器，感測器上有8個接腳，分別是：

• pin1，供電輸入接腳，要輸入5V電壓的電力。
• pin2，接地接腳，接上0V。
• pin3，設定輸入接腳，接收到0時感測器處於待備狀態（減少感測器的耗電），接收到1則為運作狀態。
• pin4，串列埠接收接腳，邏輯準位3.3V。
• pin5，串列埠輸出接腳，邏輯準位3.3V。
• pin6，重置、重新開機輸入接腳，接收到3.3V則重新開機。
• pin7，還沒用到。
• pin8，還沒用到。

了解接腳後，將PMS3003與Ameba連接，筆者以Ameba官網的圖片指示，只要給予PMS3003供電與接地，而後再將串列埠的接收、發送接腳，與Ameba開發板的串列埠對接，就可以了，不用去管pin3的設定接腳，也不用去管重置接腳。（以下接線圖修改自官網）

將PMS3003與Ameba連接的接線圖。

電路完成後，進一步的是控制程式，一樣用Ameba放在GitHub上的範例程式，程式內容則如下：

long pmcf10=0;

long pmcf25=0;

long pmcf100=0;

long pmat10=0;

long pmat25=0;

long pmat100=0;

char buf;

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(9600);

Serial1.begin(9600);

}

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

int count = 0;

unsigned char c;

unsigned char high;

while (Serial1.available()) {

c = Serial1.read();

if((count==0 && c!=0x42) || (count==1 && c!=0x4d)){

Serial.println("check failed");

break;

}

if(count > 15){

Serial.println("complete");

break;

}

else if(count == 4 || count == 6 || count == 8 || count == 10 || count == 12 || count == 14) {

high = c;

}

else if(count == 5){

pmcf10 = 256*high + c;

Serial.print("CF=1, PM1.0=");

Serial.print(pmcf10);

Serial.println(" ug/m3");

}

else if(count == 7){

pmcf25 = 256*high + c;

Serial.print("CF=1, PM2.5=");

Serial.print(pmcf25);

Serial.println(" ug/m3");

}

else if(count == 9){

pmcf100 = 256*high + c;

Serial.print("CF=1, PM10=");

Serial.print(pmcf100);

Serial.println(" ug/m3");

}

else if(count == 11){

pmat10 = 256*high + c;

Serial.print("atmosphere, PM1.0=");

Serial.print(pmat10);

Serial.println(" ug/m3");

}

else if(count == 13){

pmat25 = 256*high + c;

Serial.print("atmosphere, PM2.5=");

Serial.print(pmat25);

Serial.println(" ug/m3");

}

else if(count == 15){

pmat100 = 256*high + c;

Serial.print("atmosphere, PM10=");

Serial.print(pmat100);

Serial.println(" ug/m3");

}

count++;

}

while(Serial1.available()) Serial1.read();

Serial.println();

delay(5000);

}

這裡再簡單說明一下程式內容，程式裡頭有用到兩個串列埠，一個是Serial，另一個是Serial1，真正跟PMS3003連接的是Serial1，Serial是用來輸出感測數據用的，即是用Arduino IDE程式開發工具中的串列埠監視器來觀看自Ameba回傳的數值。

而更具體來說，PMS3003不只是偵測PM 2.5，比PM 2.5顆粒大的PM 10，以及比PM 2.5顆粒小的PM 1，也都有偵測數據。

另外，為何串列埠的鮑率（Baud Rate）設的很慢，只有9600，因為PMS3003感測器本身的感測反應也是慢的，只保證10秒鐘內回傳一次數值，所以鮑率設快也沒用，瓶頸在感測器上。

最後再提供一些延伸閱讀，還不是很知道PM 2.5的，可以去看看大陸紀錄片《穹頂之下》，這是大陸中央電視台前主播柴靜自費拍攝的。另外也有人進一步拆解、探索PMS3003內部的設計，包含雷射、二極體，以及Cypress公司的8C4245晶片等，可參考此網址。