使用digispark打造简单voc在线监测仪-设备端

以下介绍一个使用digispark制作的voc在线监测仪，最终产品如图1所示。

图 1 最终产品

1.硬件部分

1.1 包含设备

设备端包括如下设备：

图 2 Digispark1个

图 3 12832IIC0.91寸OLED屏幕1个

图 4 IIC接口voc传感器(KQM2801A)1个

1.2 接口连线

各设备接线如下表所示：

Digispark	12832 OLED	VOC IIC接口传感器(KQM2801A)
5V	VCC	5V
GND	GND	GND
P0	SDA	A
P2	SCL	B

2.软件部分

采用arduino IDE，使用digispark库编译。由于digispark可用内存只有6K，因此必须考虑程序的体积。为减少最终编译程序的体积，采用如下措施：

1)将digispark的OLED库进行了修改使用，删除不需要的字符和函数减少内存使用量；

2)使用digiusb而没用采用digicdc。

2.1 VOC IIC接口传感器(KQM2801A)数据的读取

根据淘宝卖家提供的资料，KQM2801A地址为0x2F，数据格式如下表所示。

BYTE1	BYTE2	BYTE3	BYTE4
地址码	输出高位	输出低位	校验值

由于返回数据只有BYTE2和BYTE3两个byte类型构成一个int类型值，简单起见定义一个联合体完成数据的读取：

typedef union
{
  int ivalue;
  byte bvalue[2];
}VOCDATA;

利用tinywire库完成IIC接口的数据读取，关键代码如下:

VOCDATA KQM2801A::get_data(void)
{
  byte data[3];
  byte state = 0;
  byte q = 0;
  byte dat;
  VOCDATA retval;
  Wire.beginTransmission(0x2F);
  Wire.requestFrom(KQM2801AADDRESS , 4);
  while (Wire.available())
  {
    dat = Wire.read();
    if (dat == 0x5f)
    {
      state = 1;
      data[0] = dat;
      q = 1;
      continue;
    }
    if (state == 1)
    {
      data[q] = dat;
      q++;
    }
    if (q > 3)
    {
      Wire.endTransmission();
      if (data[1] == 0xff && data[2] == 0xff)
      {
        retval.ivalue = -1;
        return retval;
      }
      else if ((byte)(data[0] + data[1] + data[2]) == data[3])
      {
        retval.bvalue[1] = data[1];
        retval.bvalue[0] = data[2];
        retval.ivalue = (retval.ivalue + 5) / 10;
        return retval;
      }
      else
      {
        retval.ivalue = -2;
        return retval;
      }
    }
  }
  retval.ivalue = -3;
  return retval;
}

2.2 digiusb传输数据

DigiUSB每次向上位机上传读取到传感器的数据，主要代码如下：

DigiUSB.refresh();
DigiUSB.write(value.bvalue[0]);
DigiUSB.write(value.bvalue[1]);
DigiUSB.refresh();

2.3 12832 oled屏显示

digiusb已占用约4k的内存，使用DigisparkOLED库内存导致整个项目内存超标。故精简了DigisparkOLED库中本项目不需要的函数，特别是将font8x16.h中小写字母等内容删除。

oled屏显示voc数据关键代码如下：

//显示初始化屏幕
oled.begin();
oled.print(F("SENSOR"));
oled.setCursor(0, 2);
oled.print(F("INITIALIZING"));
//显示数据
oled.setCursor(0, 0);
oled.print(F("VOC(PPM):"));
oled.setCursor(90, 0);
oled.print(value.ivalue);
oled.setCursor(0, 2);
oled.print(F("   IMI OF HFUT"));

由于传感器初始化时间较长，约2~3分钟
，长期停留在初始化界面严重影响用户体验，故本项目采用在屏幕上有一点闪烁的方式提醒用户程序正在启动，其关键代码如下：

oled.setCursor(118, 0);
if (zai_1 == 0)
{
  zai_1 = 1;
  oled.print(F("."));
}
else
{
  zai_1 = 0;
  oled.print(F(" "));
}