DFROBOT SEN0335 多功能环境传感器 - CCS811+BME280 产品资料使用教程

简介

做简易的天气站，这一款传感器就够了！这是一款精准的环境传感器，采用CCS811+BME280芯片组合，BME280可对CCS811进行温湿度补偿，IIC接口，可以快速的测出温度、湿度、气压、海拔、TVOC和eCO2。
CCS811使用AMS独有的微热板技术，相比传统的气体传感器，功耗更低、预热时间更短、体积更小。内部集成ADC和MCU，可以对数据进行采集、计算，并且通过I2C返回数据。
BME280是一款集成温度、湿度、气压，三位一体的环境传感器。具有高精度，多功能，小尺寸等特点。温度误差为0.5℃，湿度误差为2%RH，气压测量在整个温区非常稳定的，偏置温度系数±1.5 pa/k，当温度变化时，1摄氏度的温度变化导致的误差仅在12.6厘米。

⚠注意：CCS811对I2C进行了时钟延展，有些控制器不支持时钟延展，例如树莓派。

二氧化碳浓度参考

二氧化碳浓度(ppm)	人体反应
<500	正常
500-1000	感到空气污浊
1000-2500	感到困倦
2500-5000	对健康不利
大于5000	有中毒危险

TVOC浓度参考

TVOC浓度(ppb)	人体反应
<50	正常
50-750	可能会急躁不安和不舒服
750-6000	可能会急躁不安、不舒服和头疼
>6000	头痛和其他神经问题

应用场景

环境检测
空气净化器
家庭控制器
新风系统
天气预知

技术规格

SEN0335 SIZE

供电电压：3.3V~5.5 V
工作电流：<20mA
CCS811参数：
预热时间：<15s
IIC地址：0x5A(默认)/0X5B
工作温度范围：-40℃~85℃
工作湿度范围：10%RH~95%RH
eCO2测量范围：400ppm~8000ppm
TVOC测量范围：0ppb~1100ppb
BME280参数：
IIC地址：0x76(默认)/0X77
工作温度：-40℃~85℃
温度测量范围：-40℃~+85℃，分辨率0.1℃，误差±0.5℃
湿度检测范围：0~100%RH，分辨率0.1%RH，误差±2%RH
压力检测范围：300~1100hPa

引脚说明

SEN0335示意图

序号	丝印	功能描述
1	VCC	电源正极
2	GND	电源负极
3	SCL	I2C时钟线
4	SDA	I2C数据线
5	INT	CCS811中断引脚：低电平中断
6	WAKE	CCS811模式选择引脚：低电平唤醒/高电平睡眠
7	RST	CCS811复位引脚：低电平复位

使用教程

该产品预热时间短，在上电后很短时间就能有准确的读数，在设置环境基线后能够更快的有准确读数（下面会讲基线获取和设置方法）

⚠注意：数据手册建议在第一次使用传感器时，先运行48小时

准备

硬件
- 1 x Arduino UNO控制板
- 1 x 多功能环境传感器-CCS811+BME280
- 若干杜邦线
软件
- Arduino IDE，点击下载Arduino IDE
- CCS811库文件和示例程序
- BME280库文件和示例程序

关于如何安装库文件，点击链接

主要API接口函数列表

  /**
   * @功能 判断是否可以读取数据
   * @返回 可以读取时为true，否则为false
   */
  bool checkDataReady();
    /**
   * @功能 设置环境参数
   * @参数 温度输入温度值，单位：摄氏度，范围（-40-85℃）
   * @参数 湿度输入湿度值，单位：%RH，范围（0-100%RH）
   */
  void setInTemHum(float temperature, float humidity);

  /**
   * @功能 设置测量周期和中断
   * @参数 cycle: eClosed      :空闲（在此模式下禁用测量）
   *              eCycle_1s    :每秒进行一次测量
   *              eCycle_10s   :每10秒进行一次测量
   *              eCycle_60s   :每60秒进行一次测量
   *              eCycle_250ms :每250ms进行一次测量
   * @参数 thresh: 0：禁止报警中断
   *               1：启用报警中断
   * @参数 interrupt: 0：禁止采集中断
   *                  1：启用采集中断
   */
  void setMeasurementMode(eCycle_t mode, uint8_t thresh = 0, uint8_t interrupt = 0, );

  /**
   * @功能 获取当前的二氧化碳浓度
   * @返回 当前二氧化碳浓度，单位：ppm
   */
  uint16_t  getCO2PPM();
  /**
   * @功能 获取当前的TVOC浓度
   * @返回 返回当前的TVOC浓度，单位：ppb
   */
  uint16_t getTVOCPPB();

  /**
   *@功能 获取当前的基线值
   *@返回 当前基线值的十六进制数
   */
  uint16_t readBaseLine();

  /**
   *@功能 将基线编值写入寄存器
   *@参数 从getBaseLine.ino获取一个十六进制数
   */
  void writeBaseLine(uint16_t baseLine);

接线图

SEN0335 CONNECT

样例代码1 - 获取基线

为什么要获取基线？

因为之后你可以写入获取的基线，这样可以让传感器预热后立即显示空气质量，否则在污染空气中启动时需要非常久的时间才有正确读数数据手册对基线校准的建议：在运行传感器的第一周，建议每24小时保存一个新的基线，运行1周后，可以每1-28天保存一次

⚠特别注意：请放在空气清新的环境中（20分钟以上）获取基线，不同传感器、不同测量周期基线不同

/*!
 * @file getBaseLine.ino
 * @brief Put the module in clear air and work a few minutes, wait for baseline doing not change 
 * @n Experiment phenomenon: get
 *
 * @copyright    Copyright (c) 2010 DFRobot Co.Ltd (http://www.dfrobot.com)
 * @licence     The MIT License (MIT)
 * @author [LuoYufeng](yufeng.luo@dfrobot.com)
 * @version  V0.1
 * @date  2019-07-19
 * @get from https://www.dfrobot.com
 * @url https://github.com/DFRobot/DFRobot_CCS811
 */
#include "DFRobot_CCS811.h"


/*
 * IIC address default 0x5A, the address becomes 0x5B if the ADDR_SEL is soldered.
 */
//DFRobot_CCS811 CCS811(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 CCS811;

void setup(void)
{
    Serial.begin(115200);
    /*Wait for the chip to be initialized completely, and then exit*/
    while(CCS811.begin() != 0){
        Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
        delay(1000);
    }
}
void loop() {
    if(CCS811.checkDataReady() == true){
        /*!
         * @brief Set baseline
         * @return baseline in clear air
         */
        Serial.println(CCS811.readBaseLine(), HEX);

    } else {
        Serial.println("Data is not ready!");
    }
    //delay cannot be less than measurement cycle
    delay(1000);
}

结果

经过一段时间后基线稳定
<File:基线结果.jpg>

样例代码2 - 获取数据

请将获取到的基线值填入到sensor.writeBaseLine();这个函数中。如果您不设置基线请在示例程序中将这个函数屏蔽，传感器将自动校准基线，但是这个过程非常缓慢。

上传到UNO后打开串口监视器我们可以的看到CO2和TVOC浓度。

/*!
 * @file readData.ino
 * @brief Read the concentration of carbon dioxide and TVOC
 * @n Experiment phenomenon: read data every 0.5s, and print it out on serial port. 
 *
 * @copyright    Copyright (c) 2010 DFRobot Co.Ltd (http://www.dfrobot.com)
 * @licence     The MIT License (MIT)
 * @author [LuoYufeng](yufeng.luo@dfrobot.com)
 * @version  V0.1
 * @date  2019-07-19
 * @get from https://www.dfrobot.com
 * @url https://github.com/DFRobot/DFRobot_CCS811
 */
#include "DFRobot_CCS811.h"

/*
 * IIC address default 0x5A, the address becomes 0x5B if the ADDR_SEL is soldered.
 */
//DFRobot_CCS811 CCS811(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 CCS811;

void setup(void)
{
    Serial.begin(115200);
    /*Wait for the chip to be initialized completely, and then exit*/
    while(CCS811.begin() != 0){
        Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
        delay(1000);
    }
}
void loop() {
    if(CCS811.checkDataReady() == true){
        Serial.print("CO2: ");
        Serial.print(CCS811.getCO2PPM());
        Serial.print("ppm, TVOC: ");
        Serial.print(CCS811.getTVOCPPB());
        Serial.println("ppb");

    } else {
        Serial.println("Data is not ready!");
    }
    /*!
     * @brief Set baseline
     * @param get from getBaseline.ino
     */
    CCS811.writeBaseLine(0x447B);
    //delay cannot be less than measurement cycle
    delay(1000);
}

结果

<File:CCS811数据结果.png>

样例代码3 - 浓度报警

当CO2浓度从当前范围(低、中、高)移动到另一个范围(超过50ppm)，则产生中断，并在打印当前CO2值。

本样例需要将传感器的INT引脚连接到主控板相应的中断引脚（样例选用的UNO中断引脚D2）。

AVR系列中断引脚与中断号
Uno,Nano,Mini 其他328主板	中断引脚	D2	D3
Uno,Nano,Mini 其他328主板	中断号	0	1
Mega2560	中断引脚	D2	D3	D21	D20	D19	D18
Mega2560	中断号	0	1	2	3	4	5
Leonardo,其他32u4主板	中断引脚	D3	D2	D0	D1	D7
Leonardo,其他32u4主板	中断号	0	1	2	3	4

/*!
 * @file setInterrupt.ino
 * @brief Set interrupt parameter, when CO2 concentration range changes, get an interrupt
 * @n Experiment phenomenon: read data every 1s, and print it out on serial port.
 *
 * @copyright    Copyright (c) 2010 DFRobot Co.Ltd (http://www.dfrobot.com)
 * @licence     The MIT License (MIT)
 * @author [LuoYufeng](yufeng.luo@dfrobot.com)
 * @version  V1.0
 * @date  2019-07-13
 * @get from https://www.dfrobot.com
 * @url https://github.com/DFRobot/DFRobot_Sensor
 */
#include "DFRobot_CCS811.h"

volatile  int8_t GPIO1TRIG = 0;

/*
 * IIC address default 0x5A, the address becomes 0x5B if the ADDR_SEL is soldered.
 */
//DFRobot_CCS811 CCS811(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 CCS811;

void setup(void)
{
    Serial.begin(115200);
    /*wait for the chip to be initialized completely, and then exit*/
    while(CCS811.begin() != 0){
        Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
        delay(1000);
    }
    attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
    /**
     * @brief Measurement parameter configuration 
     * @param mode:in typedef enum{
     *              eClosed,      //Idle (Measurements are disabled in this mode)
     *              eCycle_1s,    //Constant power mode, IAQ measurement every second
     *              eCycle_10s,   //Pulse heating mode IAQ measurement every 10 seconds
     *              eCycle_60s,   //Low power pulse heating mode IAQ measurement every 60 seconds
     *              eCycle_250ms  //Constant power mode, sensor measurement every 250ms 1xx: Reserved modes (For future use)
     *          }eCycle_t;
     * @param thresh:0 for Interrupt mode operates normally; 1 for interrupt mode only asserts the nINT signal (driven low) if the new
     * @param interrupt:0 for Interrupt generation is disabled; 1 for the nINT signal is asserted (driven low) when a new sample is ready in
     */
    CCS811.setMeasurementMode(CCS811.eCycle_250ms, 1, 1);
    /**
     * @brief Set interrupt thresholds 
     * @param lowToMed: interrupt triggered value in range low to middle 
     * @param medToHigh: interrupt triggered value in range middle to high 
     */
    CCS811.setThresholds(1500,2500);
}
void loop() {
    if(GPIO1TRIG == 1){
        Serial.println("CO2 range has changed");
        Serial.print("CO2: ");
        Serial.print(CCS811.getCO2PPM());
        Serial.print("ppm, TVOC: ");
        Serial.print(CCS811.getTVOCPPB());
        Serial.println("ppb");
        delay(1000);
    }
    GPIO1TRIG = 0;
    Serial.print("CO2: ");
    Serial.print(CCS811.getCO2PPM());
    Serial.print("ppm, TVOC: ");
    Serial.print(CCS811.getTVOCPPB());
    Serial.println("ppb");
    CCS811.writeBaseLine(0x447B);
    delay(1000);
}


void interrupt(){
  GPIO1TRIG = 1;
}

结果

当对传感器呼气，CO2浓度范围发生了变化，产生了一次中断；当气体浓度降下来时，也产生了一次中断
<File:CCS811中断结果.png>

样例代码4 - BME280获取数据

注意：使用前请注意程序中BME280的IIC地址，如果硬件IIC地址和程序中IIC地址不同会造成芯片初始化失败。

运行后将会看到串口打印相关数据

/*!
 * raed_data_i2c.ino
 *
 * Download this demo to test read data from bme280, connect sensor through IIC interface
 * Data will print on your serial monitor
 *
 * Copyright   [DFRobot](http://www.dfrobot.com), 2016
 * Copyright   GNU Lesser General Public License
 *
 * version  V1.0
 * date  12/03/2019
 */

#include "DFRobot_BME280.h"
#include "Wire.h"

typedef DFRobot_BME280_IIC    BME;    // ******** use abbreviations instead of full names ********

BME   bme(&Wire, 0x76);   // select TwoWire peripheral and set sensor address

#define SEA_LEVEL_PRESSURE    1015.0f

// show last sensor operate status
void printLastOperateStatus(BME::eStatus_t eStatus)
{
  switch(eStatus) {
  case BME::eStatusOK:    Serial.println("everything ok"); break;
  case BME::eStatusErr:   Serial.println("unknow error"); break;
  case BME::eStatusErrDeviceNotDetected:    Serial.println("device not detected"); break;
  case BME::eStatusErrParameter:    Serial.println("parameter error"); break;
  default: Serial.println("unknow status"); break;
  }
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  bme.reset();
  Serial.println("bme read data test");
  while(bme.begin() != BME::eStatusOK) {
    Serial.println("bme begin faild");
    printLastOperateStatus(bme.lastOperateStatus);
    delay(2000);
  }
  Serial.println("bme begin success");
  delay(100);
}

void loop()
{
  float   temp = bme.getTemperature();
  uint32_t    press = bme.getPressure();
  float   alti = bme.calAltitude(SEA_LEVEL_PRESSURE, press);
  float   humi = bme.getHumidity();

  Serial.println();
  Serial.println("======== start print ========");
  Serial.print("temperature (unit Celsius): "); Serial.println(temp);
  Serial.print("pressure (unit pa):         "); Serial.println(press);
  Serial.print("altitude (unit meter):      "); Serial.println(alti);
  Serial.print("humidity (unit percent):    "); Serial.println(humi);
  Serial.println("========  end print  ========");

  delay(1000);
}

结果

IDE串口打印: Temperature，Pressure，Altitude

常见问题

Q:为什么我初始化传感器失败打印:device not detected
A:请检查代码中的IIC地址是否与传感器地址相同

更多问题及有趣的应用，可以 访问论坛 进行查阅或发帖。

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