本篇文章详细讲解了如何利用SDS011激光式PM2.5传感器、HC-06蓝牙模块和Windows 10设备完成一个简单的PM2.5检测器及其应用程序的开发。该检测器使用蓝牙完成数据输出,方便设备连接,使用UWP模板创建的应用可以运行在Window 10 for PC、Window 10 for Mobile和树莓派(Window 10 IoT Core)平台,通过该应用查看PM2.5和PM10的动态数据。

1. 使用的硬件

首先,我们需要选择一款PM2.5的传感器,通过淘宝搜索发现,PM2.5传感器主要有两种,一种是利用红外原理,另一种是利用激光散射原理。使用红外原理的传感器价格相对便宜,如夏普GP2Y1010AU0F,其价格在20元以内,但是校准相对较难。激光散射原理的传感器在测量准确性和数据的一致性上较好,也无需用户进行数据校准的工作,使用简单方便。因此,这里选用了激光式的PM2.5传感器:SDS011。其外观如下。

SDS011的输出有串口数据和PWM波两种形式,一般来说,使用串口比较方便,以下是其通信的数据协议。

其次,淘宝上拿到的SDS011是通过TTL-USB的方式输出信号的,在PC上只要有USB接口就可以虚拟一个串口出来,接收其输出的信号。但是,这对于很多应用场景都不大适合,原因就在于受限其USB的接口,需要设备具备该USB接口。目前,很多手机、PC和平板都具有蓝牙模块,因此,我考虑使用一个成本较低的蓝牙模块来替换原来的TTL-USB模块,将SDS011的TTL-UART输出直接接蓝牙模块,由蓝牙来发送数据。这样一来,很多没有USB接口的设备都可以连接检测器了。而且,蓝牙是短距离无线连接,可以在室内视距情况下完成数据的发送和接收,不受限于有线连接的形式。经过调研,发现HC-06模块可以满足要求,淘宝上价格一般在20元以下,可以拿来直接当串口蓝牙模块使用。其模块图如下。

2. 硬件连接

这里的硬件连接主要是SDS011和蓝牙模块的连接,以及整体的供电电源。通过查看模块说明得知,这两个模块的电源电压可以在一定范围内。手头正好有一个Arduino Uno R3,提供5V的输出。因此,这里就直接使用Arduino模块的电源作为整体的电源。另外一个需要注意的地方就是,HC-06模块的UART和SDS011的UART数据收发需要交叉,即其中一个的Tx需要连接另一个模块的Rx,Rx需要连接另一个模块的Tx。已经连接好的实物图如下,这里使用了一个小面包板和跳线。

目前,很多PC、平板和手机都包含了蓝牙模块,因此就可以直接与我们设计的模块通信,获取数据了。如果用户需要在没有蓝牙模块的PC上获取数据,需要在PC上插一个蓝牙USB Dongle,淘宝上也有的是,价格也不贵。另外,如果用户在Windows 10 IoT Core上运行应用程序,如树莓派2、MBM板子(高通410c除外,自带了蓝牙4.0模块),同样需要另加一个蓝牙USB Dongle。

3. UWP应用程序开发

Windows 10 提供了通用应用模板,支持包含PC、Mobile和IoT平台的通用应用开发,真正做到了一次开发,全平台运行。因此,这里使用通用应用模板来开发程序,可以部署到多个Windows 10内核的平台。事实上,微软在Github平台上给出了通用应用的很多示例,拿来就能用。比如这里,我们可以直接下载IoT Core的串口示例,其链接为:https://github.com/ms-iot/samples/tree/develop/SerialSample。在该示例程序中,已经包含了串口设备的获取、参数的设置、数据的接收、数据的发送等基本功能。本应用中不同之处在于以下几点:首先,接收的数据编码不同,示例程序中默认是字符串,而SDS011模块发送的是16进制的数据;其次,SDS011的串口参数为9600波特率,每个一秒发送一次数据,我们的应用程序只负责打开串口,接收并处理数据就可以。因此,其具体处理如下:

在数据接收任务ReadAsync中,关键代码如下:

private async Task ReadAsync(CancellationToken cancellationToken)
        {
            Task<UInt32> loadAsyncTask;
            。。。。       //此处省略已有代码

UInt32 bytesRead = await loadAsyncTask;
            if (bytesRead > 0)
            {
                byte[] fileContent = new byte[dataReaderObject.UnconsumedBufferLength];
                try
                {

//读取数据
                    dataReaderObject.ReadBytes(fileContent);

//数据转换为16进制
                    for(int i=0;i< fileContent.Length;i++)
                    {
                        string recvdtxt1 = fileContent[i].ToString("X2");
                        recvdtxt += recvdtxt1;
                    }                    
                    System.Diagnostics.Debug.WriteLine(recvdtxt);
                    this.textBoxRecvdText.Text = recvdtxt;
                 }
                catch (Exception ex)
                {
                    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("ReadAsync: " + ex.Message);
                }
            }
        }

在数据处理的定时Tick中,获取字符串数据,并进行数据解析和转换,同时显示到界面上,其关键代码如下:

private async void dataProcessTick(ThreadPoolTimer timer)
       {

//分别获取PM2.5和PM10数据字符串
           string str1 = recvdtxt.Substring(4,2);
           string str2 = recvdtxt.Substring(6,2);
           string str3 = recvdtxt.Substring(8, 2);
           string str4 = recvdtxt.Substring(10, 2);
           //完成数据计算

double pm25 = (Convert.ToInt32(str1,16) + (Convert.ToInt32(str2,16)) * 256) / 10.0;
           double pm10 = (Convert.ToInt32(str3,16) + (Convert.ToInt32(str4,16)) * 256) / 10.0;

//完成数据显示

await textBoxPM25Text.Dispatcher.RunAsync(Windows.UI.Core.CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
               {
                   textBoxPM25Text.Text = Convert.ToString(pm25);
               }
           );
           await textBoxPM10Text.Dispatcher.RunAsync(Windows.UI.Core.CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
               {
                   textBoxPM10Text.Text = Convert.ToString(pm10);
               }
           );
       。。。。。
       }

4. 程序调试和部署

在PC上调试时,先打开蓝牙模块,与HC-06进行绑定,默认密码为1234,对象选择x86,local machine,就可以部署到PC上进行调试了。我这里使用了SP3(自带蓝牙),其界面如下,

其中,1处为原始接收的16进制数据,2处为计算得到的PM2.5数据,3处为PM10的数据。

在Mobile上调试时,选择ARM-Device,其运行效果如前面2.硬件连接一节所示。

在树莓派上调试时,先插上蓝牙USB Dongle,如下图所示,

然后,参考《Pairing a BLE Device and GATT Attribute Table Dump Tool》,利用SSH或者Powershell与树莓派建立连接,使用指令将树莓派与HC-06建立绑定,绑定以后,可以通过设备页面查看,其效果如下,

之后,选择ARM,Remote Machine,输入树莓派的IP地址,点击调试,就可以看到应用程序在树莓派上运行了。其输出界面如下图所示。

参考链接:

1. https://github.com/ms-iot/samples/tree/develop/SerialSample

2. Pairing a BLE Device and GATT Attribute Table Dump Tool

基于Windows 10平台的PM2.5检测器制作的更多相关文章

  1. 基于windows 10打造的kali工具集

    基于windows 10打造的kali工具集.iso,适合于习惯使用windows的安全从业者.if you like it,please touch star! 作为安全从业主,Kali都是必备工具 ...

  2. 分享一下我的部分毕设内容:基于Windows Phone平台的污染源管理应用

    原文:分享一下我的部分毕设内容:基于Windows Phone平台的污染源管理应用 毕业半年,又总结了一下之前的工作,发现很多知识不复习都忘记了.最近新闻总是报道北京的空气污染,各种雾霾,各种PM X ...

  3. Windows 10平台安装PostgreSQL 14.2详细教程

    Windows 10平台安装postgreSQL 14.2.1,安装步骤很简单,基本上是点击下一步(next). 使用SQL Shell(psql)进行交互:使用pgAdmin工具进行管理. tips ...

  4. 【Windows 10 IoT - 2】LED闪烁及动画绘制(树莓派 Pi2)

    在上一篇博文<Windows 10 IoT系统安装>中,我们实现了在树莓派2平台上运行Window 10 IoT,本篇文章将介绍在该平台上的程序开发. 在最初获得的资讯中,以为Window ...

  5. Windows 10 版本 1507 中的新 AppLocker 功能

    要查看 Windows 10 版本信息,使用[运行]> dxdiag  回车 下表包含 Windows 10 的初始版本(版本 1507)中包括的一些新的和更新的功能以及对版本 1511 的 W ...

  6. [深入浅出Windows 10]QuickCharts图表控件库解析

    13.4 QuickCharts图表控件库解析     QuickCharts图表控件是Amcharts公司提供的一个开源的图表控件库,这个控件库支持WPF.Silverlight.和Windows等 ...

  7. 【WinHec启示录】透过Windows 10技术布局,谈微软王者归来

    每个时代都有王者,王者的成功,往往是因为恰逢其时地发布了一个成功的产品(具有里程碑意义,划时代的产品).Windows 95的成功标示着微软是PC时代的王者:WinXP的成功标示着微软是互联网时代的王 ...

  8. Windows 10技术布局,谈微软王者归来

    Windows 10技术布局,谈微软王者归来 每个时代都有王者,王者的成功,往往是因为恰逢其时地发布了一个成功的产品(具有里程碑意义,划时代的产品).Windows 95的成功标示着微软是PC时代的王 ...

  9. Windows 10 IoT Serials 7 – 如何用树莓派制作家庭流媒体播放器

    Windows 10平台引入了AllJoyn开源软件框架,它提供了一组服务可以创建动态近端网络,让设备可以相互连接实现功能交互.目前,AllJoyn开源软件框架由AllSeen联盟负责管理.AllSe ...

随机推荐

  1. php后管理分类导航菜单

    <!DOCTYPE> <html> <head> <meta http-equiv="Content-type" content=&quo ...

  2. Android百度地图 关于visibility="gone"的奇葩问题

    最近在项目中遇到一个奇葩问题,花了很长时间,在这里记录下. 问题描述:我的主界面是ViewPager+Fragment,并且设置缓存了我的4个ViewPager页面.左侧是一个侧滑菜单,点击相应按钮打 ...

  3. spring整合hibernate的详细步骤

    Spring整合hibernate需要整合些什么? 由IOC容器来生成hibernate的sessionFactory. 让hibernate使用spring的声明式事务 整合步骤: 加入hibern ...

  4. 重温Servlet学习笔记--servletContext对象

    一个项目中只有一个ServletContext对象,我们可以在多个servlet中获取这个唯一的对象,使用它可以给多个servlet传递数据,我们通常成servletContext为上下文对象.这个对 ...

  5. 浅尝ECMAScript6

    浅尝ECMAScript6 简介 ECMAScript6 是最新的ECMAScript标准,于2015年6月正式推出(所以也称为ECMAScript 2015),相比于2009年推出的es5, es6 ...

  6. HTML基本结构

    HTML简介 HyperText Markup Language:超文本标记语言 HyperText:超文本(文本 + 图片 + 视频 + 音频 + 链接) Markup Language:标记语言 ...

  7. mybatis入门基础(五)----动态SQL

    一:动态SQL 1.1.定义 mybatis核心对sql语句进行灵活操作,通过表达式进行判断,对sql进行灵活拼接.组装. 1.2.案例需求 用户信息综合查询列表这个statement的定义使用动态s ...

  8. .net程序部署(mono方式)

    某一次 我同事用了这个词 ,说这样才显得够专业 擦.把某某项目 部署到服务器上 .擦 不就是拷个文件过去运行么.月亮 还是绵羊  我搞不清楚了 咱英文不好,绵羊叫的声音?.你就叫我山寨程序猿 随意 一 ...

  9. Z.ExtensionMethods 一个强大的开源扩展库

    今天有意的在博客园里面搜索了一下 Z.ExtensionMethods 这个扩展类库,确发现只搜到跟这个真正相关的才两篇博文而已,我都点进去看了一下,也都只是提到而已,没有专门介绍,才引起我写这篇文档 ...

  10. SAP ABAP学习路线图--标准教程

    SAP ABAP学习路线图--标准教程 摘自:http://www.cnblogs.com/clsoho/archive/2010/07/05/1771400.html