描述

空氣是氣體的混合物，對(duì)人類生活至關(guān)重要。空氣質(zhì)量差會(huì)引起刺激、呼吸問題，還可能影響心血管系統(tǒng)。長(zhǎng)時(shí)間暴露在惡劣的空氣質(zhì)量中會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。有些氣體有微弱的氣味，例如丁烷，而有些氣體有氣味，例如煙霧。其他氣體，如酒精、一氧化碳、乙醇、液化石油氣、甲烷，在高濃度存在時(shí)無味且有毒。人類能夠感知有氣味的氣體，但無法感知無味的有毒氣體或其濃度。

與此同時(shí)，人們現(xiàn)在對(duì)安全和保障感到擔(dān)憂。人們通常會(huì)想，當(dāng)我不在時(shí)，我的家會(huì)發(fā)生什么？我將通過制造一種可監(jiān)控他們和他們家的安全的可穿戴設(shè)備來解決這個(gè)問題。

目標(biāo)/目的

我將建立一個(gè)先進(jìn)的安全和安保樂隊(duì)。在此頻段中，如果您的家庭安全遭到破壞，您可以收到通知。該頻段將通過附加氣體傳感器來增強(qiáng)，這樣如果您進(jìn)入被有害氣體污染的地方，您將盡快收到警報(bào)，您可以遠(yuǎn)離。人類能夠感知有氣味的氣體，但無法感知無味的有毒氣體或其濃度。MQ 型氣體傳感器模塊能夠檢測(cè)不同類型的氣體及其濃度。

MQ傳感器模塊有不同類型，可以檢測(cè)不同的氣體，因此我們可以根據(jù)情況選擇合適的MQ傳感器模塊。

氣體濃度和安全等級(jí)將顯示在可穿戴屏幕上。家庭安全系統(tǒng)可以連接到這個(gè)可穿戴設(shè)備，讓我們知道我們家的安全級(jí)別。

這很有幫助，因?yàn)槿藗儾恍枰魏纹渌O(shè)備來測(cè)量氣體濃度。人們可以自己感知空氣質(zhì)量，時(shí)刻感到安全。也可以檢測(cè)到氣體泄漏。

這種可穿戴設(shè)備可能對(duì)在地下工作的人非常有用，因?yàn)樵S多人受到地下不同氣體危險(xiǎn)濃度的影響，有些情況下是致命的。

本項(xiàng)目中使用的硬件組件

• 北歐半導(dǎo)體 nRF5340 DK
• nRF52840 加密狗
• Adafruit 2.8" TFT Touch Shield for Arduino w/Capacitive Touch
• Seeed Grove - 空氣質(zhì)量傳感器 (MQ-135)
• Seeed Grove - PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器

軟件

• Nordic Semiconductor - nRF Connect SDK
• 麻省理工學(xué)院應(yīng)用發(fā)明者 2

設(shè)置 nRF Connect SDK

我按照本教程中提供的說明設(shè)置 nRF Connect SDK。

• 安裝工具鏈管理器應(yīng)用
• 安裝最新的 SDK
• 安裝完成后，閱讀“構(gòu)建的第一步”并打開 IDE。

運(yùn)行示例代碼

nRF5340 DK 板帶有安裝在其上的 Blinky 代碼用于調(diào)試目的，但我想演示運(yùn)行示例 Blinky 項(xiàng)目的步驟。

讓我們檢查一下板子是否正常工作。

將電路板連接到電源，您將看到電路板上的 LED 亮起。

在右下角，您將看到四個(gè)按鈕。嘗試按下每個(gè)按鈕以查看它們的功能。

您可以在此處查看演示：

現(xiàn)在讓我們嘗試將代碼上傳到您的 nRF5340 DK 板。

• 轉(zhuǎn)到文件并選擇OpennRFConnect SDK 項(xiàng)目...
• 選擇blinky作為項(xiàng)目，nrf5430dk_nrf5340_cpuapp作為板子。
• 選擇您喜歡的構(gòu)建目錄
• 構(gòu)建項(xiàng)目 hex 文件
• 將開發(fā)板連接到您的筆記本電腦/PC 并將其連接到 IDE
• 將十六進(jìn)制文件下載到開發(fā)板上

項(xiàng)目詳情

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現(xiàn)在，我將向您解釋我是如何完成我的項(xiàng)目的。

nRF52840 dongle 用于擴(kuò)展 nRF5340 DK 板的藍(lán)牙范圍。我已使用此加密狗來提高可穿戴設(shè)備的靈敏度。

我將在這個(gè)項(xiàng)目中使用 MQ-135 空氣質(zhì)量傳感器和 PIR 傳感器。

MQ-135 空氣質(zhì)量傳感器將連接到可穿戴設(shè)備，而 PIR 傳感器將連接到 NodeMCU。

我們將使用 MIT App Inventor 創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?qū)⑦B接到藍(lán)牙并同時(shí)控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

我已經(jīng)解釋了這個(gè)項(xiàng)目中的兩個(gè)應(yīng)用程序，所以請(qǐng)繼續(xù)閱讀。

可穿戴設(shè)備的編碼

我們將對(duì) blinky 示例項(xiàng)目進(jìn)行一些更改。我將在這個(gè)項(xiàng)目中使用 ADC 和 I2C 外設(shè)。我還將使用 CMSIS-DSP 庫來實(shí)現(xiàn)快速數(shù)學(xué)函數(shù)。

• 打開 nRF Connect SDK 的示例目錄，您將看到一個(gè)名為 basic 的目錄。
• 打開基本目錄，你會(huì)發(fā)現(xiàn)blinky項(xiàng)目。
• 使用您喜歡的名稱創(chuàng)建一個(gè)新文件夾，然后將 blinky 項(xiàng)目復(fù)制到該文件夾??中。

編輯 prj.conf 以添加配置并使其兼容。

如果您的 nRF Connect SDK 已打開，請(qǐng)將其關(guān)閉并再次打開。

打開 nRF Connect SDK 項(xiàng)目。

編輯使用 ADC 和 I2C 的代碼，現(xiàn)在您可以構(gòu)建項(xiàng)目了。

重復(fù)該Running the example code部分中的步驟以構(gòu)建此項(xiàng)目。

示意圖可以在Schematic此頁面的部分中找到。Adafruit Touch shield 可以簡(jiǎn)單地放置在 nRF5340 DK 板上。確保在與 Nordic 半導(dǎo)體 nRF5340 DK 開發(fā)板連接之前校準(zhǔn) MQ-135 氣體傳感器模塊。

家庭安全系統(tǒng)編碼

對(duì)于家庭安全系統(tǒng)，我們將使用 NodeMCU ESP8266 開發(fā)板來創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

開發(fā)板將連接到 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器以感知人類活動(dòng)。您還可以將此板與其他適當(dāng)?shù)膫鞲衅饕黄鹗褂?，以增?qiáng)您的家庭安全性。

本節(jié)需要使用 Arduino IDE。確保安裝了 ESP8266 軟件包。如果您不確定將 NodeMCU 與 Arduino IDE 一起使用，請(qǐng)按照本教程進(jìn)行操作。

示例代碼可以在Code這個(gè)項(xiàng)目的部分找到。

示意圖可以在Schematic此頁面的部分中找到。

應(yīng)用程序

我將使用 MIT App Inventor 2 為這個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)建我的應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序?qū)⑴c藍(lán)牙設(shè)備一起使用并控制物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

本項(xiàng)目的改進(jìn)

• 擴(kuò)展可穿戴設(shè)備的藍(lán)牙范圍。
• 使用更多傳感器增強(qiáng)家庭安全系統(tǒng)。
• 將振動(dòng)電機(jī)添加到可穿戴設(shè)備，以通過可穿戴設(shè)備產(chǎn)生觸覺反饋。