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