(SKU:SEN0318)Gravity：CCS811数字空气质量传感器

简介

CCS811空气质量传感器能够测量eCO2(equivalent CO2)和TVOC(Total Volatile Organic Compounds)浓度。可用于空气测量应用，例如：空气质量检测、空气净化器、新风系统等。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IIC返回数据。
CCS811支持多种模式：每1秒、10秒、1分钟、250毫秒测量一次以及休眠模式，这些模式在传感器测量期间进行了低功耗优化，因此CCS811适用于便携式应用。CCS811支持浓度报警，当浓度超过用户设置的阈值时，INT引脚就会触发。
注意：该芯片对IIC进行了时钟延展，有些控制器不支持时钟延展，例如树莓派。

下表是二氧化碳和TVOC对人体的影响

二氧化碳浓度参考
二氧化碳浓度(ppm)	人体反映
<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

车内空气质量检测
室内空气质量检测
空气净化器
家庭控制器
新风系统

技术规格

供电电压：3.3V~5.5 V
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
产品尺寸：22*31mm

引脚说明

顶部示意图
底部示意图
尺寸图

引脚说明
序号	丝印	功能描述
1	+/VCC	电源正极
2	-/GND	电源负极
3	C/SCL	IIC时钟线
4	D/SDA	IIC数据线
5	3V3	3.3V电源正极
6	WAKE	模式选择引脚：低电平唤醒/高电平睡眠
7	INT	中断引脚：低电平中断
8	RST	复位引脚：低电平复位
9	ADDR_SEL	IIC地址选择：低电平0x5A(默认)/高电平0x5B

使用教程

该产品使用的是Gravity标准IIC接口，使用起来比较简单，按接线图所示将传感器与uno（或其它主板）相连接，
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，想要更了解基线请看WIKI末尾）

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 CCS811 空气质量传感器
- 若干杜邦线
软件
- Arduino IDE，点击下载Arduino IDE
- CCS811库文件和示例程序

关于如何安装库文件，点击链接

常用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
   * @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
   */
  void setMeasCycle(eCycle_t cycle);
  
  /**
   * @功能 设置测量模式
   * @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
   * @参数 mode: 在枚举 eDRIVE_MODE_t 中
   */
  void setMeasurementMode(uint8_t thresh, uint8_t interrupt, eDRIVE_MODE_t mode);
  
  /**
   * @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

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
 * @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 sensor(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 sensor;

void setup(void)
{
    Serial.begin(115200);
    /*Wait for the chip to be initialized completely, and then exit*/
    while(sensor.begin() != 0){
        Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
        delay(1000);
    }
    /**
     * @brief Set measurement cycle
     * @param cycle: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
     *                  }eCycle_t;
     */
    sensor.setMeasCycle(sensor.eCycle_250ms);
}
void loop() {
    if(sensor.checkDataReady() == true){
        /*!
         * @brief Set baseline
         * @return baseline in clear air
         */
        Serial.println(sensor.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

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
 * @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 sensor(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 sensor;

void setup(void)
{
    Serial.begin(115200);
    /*Wait for the chip to be initialized completely, and then exit*/
    while(sensor.begin() != 0){
        Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
        delay(1000);
    }
    /**
     * @brief Set measurement cycle
     * @param cycle: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
     *                  }eCycle_t;
     */
    sensor.setMeasCycle(sensor.eCycle_250ms);
}
void loop() {
    if(sensor.checkDataReady() == true){
        Serial.print("CO2: ");
        Serial.print(sensor.getCO2PPM());
        Serial.print("ppm, TVOC: ");
        Serial.print(sensor.getTVOCPPB());
        Serial.println("ppb");
        
    } else {
        Serial.println("Data is not ready!");
    }
    /*!
     * @brief Set baseline
     * @param get from getBaseline.ino
     */
    sensor.writeBaseLine(0x847B);
    //delay cannot be less than measurement cycle
    delay(1000);
}

结果

样例代码3 - 浓度报警

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。

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
	中断号	0	1
Mega2560	中断引脚	D2	D3	D21	D20	D19	D18
	中断号	0	1	2	3	4	5
Leonardo,其他32u4主板	中断引脚	D3	D2	D0	D1	D7
	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
 * @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 sensor(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 sensor;

void setup(void)
{
    Serial.begin(115200);
    /*wait for the chip to be initialized completely, and then exit*/
    while(sensor.begin() != 0){
        Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
        delay(1000);
    }
    attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
    sensor.setMeasurementMode(1, 1, sensor.eMode4);
    /**
     * @brief Set interrupt thresholds 
     * @param lowToMed: interrupt triggered value in range low to middle 
     * @param medToHigh: interrupt triggered value in range middle to high 
     */
    sensor.setThresholds(1500,2500);
}
void loop() {
    if(GPIO1TRIG == 1){
        Serial.println("CO2 range has changed");
        Serial.print("CO2: ");
        Serial.print(sensor.getCO2PPM());
        Serial.print("ppm, TVOC: ");
        Serial.print(sensor.getTVOCPPB());
        Serial.println("ppb");
        delay(1000);
    }
    GPIO1TRIG = 0;
    Serial.print("CO2: ");
    Serial.print(sensor.getCO2PPM());
    Serial.print("ppm, TVOC: ");
    Serial.print(sensor.getTVOCPPB());
    Serial.println("ppb");
    sensor.writeBaseLine(0x847B);
    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

Mind+(基于Scratch3.0)图形化编程

1、下载及安装软件，版本不低于1.6.2 RC2.0。下载地址：http://www.mindplus.cc 详细教程：Mind+基础wiki教程-软件下载安装
2、切换到“上传模式”。详细教程：Mind+基础wiki教程-上传模式编程流程
3、“扩展”中选择“主控板”中的“Arduino Uno”,“用户库”中搜索加载CCS811 详细教程：Mind+基础wiki教程-加载扩展库流程
4、进行编程，程序如下图，先使用程序1从串口获取基数数据，然后使用程序2正常获取数据，其中程序1获得的基数填写到程序2的初始化中。
5、菜单“连接设备”，“上传到设备”
6、程序上传完毕后，打开串口即可看到数据输出。详细教程：Mind+基础wiki教程-串口打印

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