Pico-Environment-Sensor

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Pico-Environment-Sensor
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功能简介
特性 环境传感器
' 无特性，不解释
' 无特性，不解释
' 无特性，不解释
' 无特性，不解释
接口 I2C

说明

产品概述

这是一款环境传感器，搭配 Raspberry Pi Pico 主板，可以采集周围环境的温湿度、大气压强、环境光、VOC、紫外线等传感器数据，也可以轻轻松松地 DIY 一个可以检测运动姿态和方位的机器人。

特点

  • 板载 TSL25911FN 数字环境光传感器，可测量红外光及人眼可见光
  • 板载 BME280 温湿度气压传感器，可测量温度、湿度、气压
  • 板载 MPU9250 运动姿态传感器，可测量加速度、陀螺仪、磁力计
  • 板载 LTR390-UV-1 紫外传感器，可测量紫外光强
  • 板载 SGP40 气体传感器，可检测环境 VOC
  • I2C 接口通信，两线即可实现读取并显示
  • 提供完善的配套资料手册 (python 示例程序和用户手册等)

产品参数

Pico-Environment-Sensor-2.png

产品连接方式

直接插在Raspberry Pico 的GPIO上，如下图： Pico-Environment-Sensor-3.jpg

资源介绍

Pico-Environment-Sensor-4.png

传感器

这里将介绍各个传感器的使用

环境光传感器

TSL2591是一款基于IIC总线通信的光强数字转换器。传感器将一个宽带光电二极管（可见光和红外光）和一个红外响应光电二极管组合在能够在有效的16 位动态范围（16 位分辨率）上提供近光适应响应的单个 CMOS 集成电路上。两个积分 ADC将光电二极管电流转换为表示在每个通道上测量的辐照度的数字输出。该数字输出可以被输到微处理器，其中使用经验公式导出以勒克斯为单位的照度（环境光水平）以近似人眼反应。
传感器地址为：0X29
使用此传感器需要注意如下几点：
1.默认是打开了中断的，如您不需要可注释掉对应的代码；
2.默认例程的量程较小，如果光突然变化很大，请加大量程；
3.与市面的光强读取器是有区别的，那些是加了透镜的；

温湿度气压传感器

BME280可感知环境温度、湿度和大气压强，低功耗，高精度和稳定性，适用于环境监测、天气预测、海拔高度监测和物联网应用场景。
传感器地址为：0X76
它的测量范围如下：
温度范围：40~85°C (分辨率0.01°C，误差±1°C)
湿度范围：0~100%RH (分辨率0.008%RH，±3% RH)
压力范围：300~1100 hPa (分辨率0.18Pa，误差±1 hPa)

使用此传感器需要注意如下几点：
1.测量的范围不要超过量程，不然可能测不准；
2.测量的气压为大气压强，正常情况下会在标准大气压强（1.013x 10^5 = 1013hPa）上下浮动；
3.测量的温度可能会偏向于jetson nano上方的温度,使用时如有条件可以加风扇来避免此情况发生；
4.气温越高,气压越低,因为气温越高,近地面空气受热膨胀上升,导致空气密度下降,气压下降.反之气压上升；
5.大气压随着高度的增加而降低,但是没有比例关系,海拔越高,降低得越慢；
6.大气压与海拔高度的关系是:高度增加，大气压减小，理论情况下在3000M范围内，每升高12M，大气压减小1mmHg,大约133Pa；

9轴传感器

MPU9250是一个多芯片模块，拥有9轴运动跟踪功能，3轴加速度、3轴陀螺仪和3轴磁力计，内置数字运动处理引擎，可减少复杂的融合演算数据，减轻处理器的负荷 。
传感器地址为：0X68
它的参数如下：
加速度计特性：

  • 分辨率：16位
  • 量程(可选)：±2、±4、±8、±16g
  • 工作电流：450uA

陀螺仪特性：

  • 分辨率：16位
  • 量程(可选)：±250、±500、 ±1000、±2000°/sec
  • 工作电流：3.2mA

磁力计特性：

  • 分辨率：16位
  • 量程：±4900µT
  • 工作电流：280uA

使用此传感器需要注意如下几点：
1.Acceleration为加速度（LSB，可换算为 g）；
2.Gyroscope陀螺仪角速度（LSB，可换算为°/秒）；
3.Magnetic电子罗盘倾角（°）；

红紫外传感器

LTR390-UV-01是一个以测量紫外线为主的多功能光学测量模块，传感器支持测量的环境光强度。
传感器地址为：0X53

使用此传感器需要注意如下几点：
1.工作原理实际上是一个对二极管，一个对正常光敏感，一个对紫外线敏感，由两者进行运算得到的结果；
2.读出的数值是原始ADC数据，如果要标定可以参考手册的公式并结合实际光强值、UV进行校正；
3.数据是可以通过增益设置而不同，需要根据实际应用环境经行设置；
4.手册并未说明检测范围，实际测量在阳光下有较好效果或用紫外线笔在50cm以为内照射效果最佳；

空气质量传感器

SGP40 Sensirion 新推出的数字 VOC（挥发性有机化合物）传感器，可轻松集成到空气处理设备和空气质量监测器中，由温度控制的微型加热板以及经湿度补偿处理的室内空气质量信号，能够在单个芯片上提供完整的传感器系统。
传感器地址为：0X59

使用此传感器需要注意如下几点：
1.默认python例程输出的为经过VOC处理的算法值；
2.传感器工作需要在1分钟内才能稳定下来，因为内部在慢慢加热；
3.可以通过测量当前的温湿度反馈给SGP40，这样的出的精度会更加高；
4.传感器测量范围为0 至 1,000 ppm 乙醇当量；

C部分

C/C++ 开发环境安装

windows环境下的使用

  • 点击下载程序，解压后进入Pico-Environment-Sensor-code\c的文件夹中。
  • 进入Pico-Environment-Sensor-code\c后，使用vs code打开工程

1.28inch-Touch-LCD-15.jpg

  • 选择编译器

1.28inch-Touch-LCD-16.jpg

  • 开始编译

1.28inch-Touch-LCD-17.jpg

  • 编译完成

1.28inch-Touch-LCD-18.jpg

  • 将build中的Pico_Environment_Sensor.uf2文件拷贝带Pico中，就会自动运行程序了,然后通过串口调试助手查看传感器信息。

Pico-Environment-Sensor 6.jpg

树莓派环境下的使用

  • 打开树莓派终端，执行：
sudo apt-get install p7zip-full
cd ~
sudo wget https://www.waveshare.net/w/upload/f/f9/Pico-Environment-Sensor-code.7z
7zr x Pico-Environment-Sensor-code.7z -r -o./Pico-Environment-Sensor-code
cd ~/Pico-Environment-Sensor-code
cd c/build/

例程使用

  • 以下教程为在树莓派上操作，但由于cmake的多平台、可移植的特点，在PC上也是能成功编译，但操作略有不同，需要您自行判断。

进行编译，请确保在c目录： 

cd ~/Pico-Environment-Sensor-code/c/

创建并进入build目录,并添加SDK: 其中 ../../pico-sdk 是你的SDK的目录。 我们示例程序中是有build的，直接进入即可 

cd build
export PICO_SDK_PATH=../../pico-sdk
(注意：务必写对你自己的SDK所在路径)

执行cmake自动生成Makefile文件 

cmake ..

执行make生成可执行文件，第一次编译时间比较久

make -j9

编译完成，会生成uf2文件。 按住Pico板上的按键，将pico通过Micro USB线接到树莓派的USB接口，然后松开按键。接入之后，树莓派会自动识别到一个可移动盘（RPI-RP2），将build文件夹下的Pico_Environment_Sensor.uf2 文件复制到识别的可移动盘（RPI-RP2）中即可。 

cp Pico_Environment_Sensor.uf2 /media/pi/RPI-RP2/

Python部分

windows环境下的使用

  1. 下载示例程序
  2. 按住Pico板上的BOOTSET按键，将pico通过Micro USB线接到电脑的USB接口，待电脑识别出一个可移动硬盘（RPI-RP2）后，松开按键。
  3. 将UF2目录中pico_micropython_20221125.uf2 文件复制到识别的可移动盘（RPI-RP2）中
  4. 打开Thonny IDE（注意：要使用最新版本的Thonny，否则是没有Pico的支持包的，当前Windows下的最新版本为v3.3.3）
  5. 点击工具->设置->解释器，如图所示选择Pico及对应的端口

Pico-lcd-0.96-img-config.png

6.连接上Pico之后，将下载的代码全部保存到Pico里面，然后运行test.py,Thonny将打印传感器数据，具体操作如下：

(1).在Thonny IDE中找到你下载的程序路径

(2).将python全部上传到Pico上

(3).上传完毕后，打开test.py进行模块测试

(4).没有保存，并且输出值正常，则功能OK

  • 找到下载的目录

  • 右键选择上传

  • 等待上传完成

  • 完成后，文件全部在Pico中

  • 效果展示



树莓派环境下的使用

  1. 程序下载
sudo apt-get install p7zip-full
cd ~
sudo wget  https://www.waveshare.net/w/upload/f/f9/Pico-Environment-Sensor-code.7z
7z x Pico-Environment-Sensor-code.7z -o./Pico-Environment-Sensor-code
cd ~/Pico-Environment-Sensor-code
  1. 刷固件的过程与Windows上一样，你可以选择在PC或者树莓派上将pico_micropython_20210121.uf2 文件拷入pico中。
  2. 在树莓派山打开Thonny IDE （点击树莓logo -> Programming -> Thonny Python IDE ），你可以在Help->About Thonny查看版本信息

以确保你的版本是有Pico支持包的，同样你可以点击Tools -> Options... -> Interpreter选择MicroPython(Raspberry Pi Pico 和ttyACM0端口
如图所示：
Pico-lcd-0.96-img-config2.png
如果你当前的Thonny版本没有pico支持包，输入以下指令来更新Thonny IDE

sudo apt upgrade thonny

3.点击File->Open...->test.py，运行脚本即可

Pico快速上手

固件下载

MicroPython固件下载
Pico MicroPython.gif
C_Blink固件下载
Pico Blink.gif
教程名3
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教程名4
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教程名5
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教程名6
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教程名7
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文字教程

基础介绍

Raspberry Pi Pico的基础介绍

MicroPython系列

安装Thonny IDE

为了方便在电脑上使用MicroPython开发Pico/Pico2板，建议下载Thonny IDE

  • 下载Thonny IDE并按照步骤安装，安装包均为Windows版本，其他版本请参考Thonny官网
  • 安装完成之后，第一次要配置语言和主板环境，由于我们是为了使用Pico/Pico2，所以注意主板环境选择Raspberry Pi 选项

Pico-R3-Tonny1.png

  • 配置Micrpython环境及选择Pico/Pico2端口
    • 先将Pico/Pico2接入电脑，左键点击Thonny右下角的配置环境选项--》选择configture interpreter
    • 在弹出的窗口栏中选择MicroPython(Raspberry Pi Pico),同时选择对应的端口

Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-M-2.png
Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-M-3.png

  • 点击ok后返回到Thonny主界面，下载对应的固件库并烧录到设备中，然后点击停止按钮，在Shell窗口中即可显示当前使用到的环境
  • Pico/Pico2在windows下载固件库方法: 按住BOOT键后连接电脑后，松开BOOT键，电脑会出现一个可移动磁盘，将固件库复制进去即可
  • RP2040/RP2350在windows下载固件库方法: 连接电脑后，同时按下BOOT键跟RESET键,先松开RESET键再松开BOOT键，电脑会出现一个可移动磁盘，将固件库复制进去即可（用Pico/Pico2的方式也可以）

Raspberry-Pi-Pico2-Python.png

讲解视频

【MicroPython】machine.Pin类函数详解
【MicroPython】machine.PWM类函数详解
【MicroPython】machine.ADC类函数详解
【MicroPython】machine.UART类函数详解
【MicroPython】machine.I2C类函数详解
【MicroPython】machine.SPI类函数详解
【MicroPython】rp2.StateMachine类函数详解

C/C++系列

对于 C/C++，建议使用 Pico VS Code 进行开发，这是一款 Microsoft Visual Studio Code 扩展，旨在让您在为 Raspberry Pi Pico 系列开发板创建、开发和调试项目时更加轻松。无论您是初学者还是经验丰富的专业人士，此工具都可以帮助您自信而轻松地进行 Pico 开发。下面我们介绍如何安装该扩展并使用。

安装VSCode

  1. 首先，点击下载 pico-vscode 程序包，解压并打开程序包，双击安装 VSCode
    Pico-vscode-1.JPG
    注意：如果已安装 vscode 注意检查版本是否为 v1.87.0 或更高版本
    Pico-vscode-2.JPG
    Pico-vscode-3.JPG

安装扩展

  1. 点击扩展，选择从 VSIX 安装
    Pico-vscode-4.JPG
  2. 选择 vsix 后缀的软件包，点击安装
    Pico-vscode-5.JPG
  3. 随后 vscode 会自动安装 raspberry-pi-pico 及其依赖扩展，可以点击刷新查看安装进度
    Pico-vscode-6.JPG
  4. 右下角显示完成安装，关闭 vscode
    Pico-vscode-7.JPG

配置扩展

  1. 打开目录 C:\Users\用户名，将整个 .pico-sdk 拷贝至该目录
    Pico-vscode-8.JPG
  2. 拷贝完成
    Pico-vscode-9.JPG
  3. 打开 vscode，对 Raspberry Pi Pico 扩展中各个路径进行配置
    Pico-vscode-10.JPG
    配置如下： 
    Cmake Path：
${HOME}/.pico-sdk/cmake/v3.28.6/bin/cmake.exe

Git Path:
${HOME}/.pico-sdk/git/cmd/git.exe    

Ninja Path:
${HOME}/.pico-sdk/ninja/v1.12.1/ninja.exe

Python3 Path:
${HOME}/.pico-sdk/python/3.12.1/python.exe

新建工程

  1. 配置完成，测试新建工程，输入工程名、选择路径后点击 Creat 创建工程
    测试官方示例，可以点击工程名旁的 Example 进行选择
    Pico-vscode-11.JPG
  2. 创建工程成功
    Pico-vscode-12.JPG
  3. 选择SDK版本
    Pico-vscode-13.JPG
  4. 选择 Yes 进行高级配置
    Pico-vscode-14.JPG
  5. 选择交叉编译链，13.2.Rel1 适用 ARM 核，RISCV.13.3 适用 RISCV 核，这里根据您的需求任意选择其中一个即可
    Pico-vscode-15.JPG
  6. CMake 版本选择 Default（前面配置的路径）
    Pico-vscode-16.JPG
  7. Ninja 版本选择 Default
    Pico-vscode-17.JPG
  8. 选择开发板
    Pico-vscode-18.JPG
  9. 点击 Complie 进行编译
    Pico-vscode-19.JPG
  10. 成功编译出 uf2 格式文件即可
    Pico-vscode-20.JPG

导入工程

  1. 导入工程的 Cmake 文件不能有中文（包括注释），否则可能导致导入失败
  2. 导入自己的工程需要在 Cmake 文件中加一行代码，才能正常切换 pico 和 pico2，否则即使选择 pico2，编译得到的固件仍是适用于 pico 的
    Pico-vscode-21.JPG 
    set(PICO_BOARD pico CACHE STRING "Board type")

更新扩展

  1. 离线包中的扩展版本为0.15.2，安装完成后，您也可以选择更新至最新版本
    Pico-vscode-22.JPG

Arduino IDE 系列

安装Arduino IDE

  1. 首先到Arduino官网下载Arduino IDE的安装包。
    Arduino下载2.0版本.jpg
  2. 这里选择仅下载就可以了。
    仅下载不捐赠.png
  3. 下载完成后，点击安装。
    IDE安装水印-1.gif
    注意：安装过程中会提示你安装驱动，我们点击安装即可
    Arduino驱动安装水印.jpg

Arduino IDE中文界面

  1. 第一次安装完成后，打开Arduino IDE全是英文界面,我们可以在File>Preferences切换成简体中文。
    首选项-简体中文.jpg
  2. 在Language里面选择简体中文，点击OK。
    首选项-简体中文ok.jpg

在Arduino IDE中安装Arduino-Pico Core

  1. 打开Arduino IDE，点击左上角的文件，选择首选项
    首选项水印-1.png
  2. 在附加开发板管理器网址中添加如下链接，然后点击OK 
    https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/4.0.2/package_rp2040_index.json

    Pico首选项.png
    注意：如果您已经有ESP32板URL，您可以使用逗号分隔 URL，如下所示： 

    https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json,https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/4.0.2/package_rp2040_index.json
  3. 点击工具>开发板>开发板管理器>搜索pico，由于我的电脑已经安装过了，所以显示已安装
    开发板管理器.png
    开发板管理器-1.png
国内用户
  • 因为网络原因，国内用户连接github并不稳定，我们另外提供了一份安装包，可以跳过在线的过程
  • 若已经成功配置了pico环境，可以直接跳过本章
  1. 下载rp2040压缩包，将解压的rp2040文件夹复制到如下路径下
    C:\Users\[username]\AppData\Local\Arduino15\packages

    Rp2040包.png
    注意：将里面用户名：[username]替换成自己的用户名

第一次上传程序

  1. 按住Pico板上的BOOTSET按键，将pico通过Micro USB线接到电脑的USB接口，待电脑识别出一个可移动硬盘（RPI-RP2）后，松开按键。
    Pico连接数据线.gif
  2. 下载程序，打开arduino\PWM\D1-LED路径下的D1-LED.ino
  3. 点击工具>端口，记住已有的COM，不需要点击这个COM（不同电脑显示的COM不一样，记住自己电脑上已有的COM）
    Pico连接前端口.png
  4. 用USB线将驱动板和计算机连接起来，再点击工具>端口，第一次连接选择uf2 Board，上传完成后，再次连接就会多出一个COM口
    Pico连接后uf2.png
  5. 点击工具>开发板>Raspberry Pi Pico>Raspberry Pi Pico或Raspberry Pi Pico 2
    工具pico开发板.png
    Arduono-Raspberrypi pico.png
  6. 设置完成后，点击向右箭头上传将程序
    Pico上传程序.png
  • 如果期间遇到了问题，需要重新安装或者更换Arduino IDE版本时，卸载Arduino IDE需要卸载干净，卸载软件后需要手动删除C:\Users\[name]\AppData\Local\Arduino15这个文件夹内的所有内容（需要显示隐藏文件才能看到） 再重新安装

开源例程

MircoPython视频例程(github)
MicroPython固件/Blink例程（C）
树莓派官方C/C++示例程序 (github)
树莓派官方micropython示例程序 (github)
Arduino官方C/C++示例程序 (github)


FAQ

技术支持


联系人：黄工
QQ：2850151199
EMAIL：2850151199@qq.com
电话：0755-83040712
微信：扫下方二维码添加
Service20-Weichat.png

说明：进行售后服务前，请准备好客户信息（定货单位、定货人等），以供验证
取自“https://www.waveshare.net/w/index.php?title=Pico-Environment-Sensor&oldid=107783”