【信息科技案例】利用PM2.5模块，制作环境检测小车

记得第一次听到PM2.5是在纪录片《柴静雾霾调查：穹顶之下》，这种悬浮的颗粒无时不在危害我们的健康，里面提及到了雾霾形成的原因以及对人体健康的危害，使得普罗大众认识到了雾霾问题的严重性，进一步唤醒了人们对环境保护的意识。

随着越来越多的人开始关注空气质量，积极参与环保行动，在政府和社会共同的努力下，根据《大气中国2023：中国大气污染防治进程》显示，全国PM2.5年平均浓度自2013年以来一直保持下降的趋势。2024年小喵最新推出的PM2.5模块为环境保驾护航，它可以检测PM1.0、PM2.5和PM10的数值指标，这次就结合智能算法制作环境检测车，给环保事业增添一份力！

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两个电机接在M1,M2口；语音合成模块接在UART1；PM2.5模块和激光测距模块接在I2C接口。

用8个摩擦销把电机安装到未来板Lite上。

使用连接轴等积木把轮子安装到电机上，轮子与电机尽量装的稳一点，不能太松。

把合成模块和积木模块连接起来，并安装到未来板Lite上。

最后把PM2.5模块和万向轮组装并接线即可，接线时注意线不要触碰到地面以免影响小车移动，可以在底面多插几个销把线困在销上。

由于涉及到物联网的数据传输功能，需要事先在Kzone（KZone (kittenbot.cn)）上创建三个数字类型话题名称，分别记录PM1.0、PM2.5和PM10的数据。由于任何版本的MQTT协议均不允许创建重复的话题名称，所以这一步的名称小伙伴们需要自行创建，可以是自己的“名称缩写+PMxx”的方式命名。

伴随着物联网技术的发展，现代智能家居系统大多选用激光粉尘传感器、其原理大致为用激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生光散射，然后通过光电探测器收集散射光强，将散射光强线性地转换成电压，然后送入数据处理系统进行进一步处理转化成PWM信号。

本次案例有三大功能：

①自动避障功能

②播报&显示功能

③云端数据功能

根据功能介绍的部分进行初始化，大致分为两个部分：

①连接WIFI和MQTT服务器，并订阅相关话题，话题使用列表存放，方便话题修改。

②初始化语音合成模块、变量和屏幕刷新方式

由于只加装了一个测距模块，所以避障功能呈现的效果会比较简单~这里我模仿了扫地机器人的避障行为：每次遇到障碍物时会后退一点点，然后固定向一个角度原地旋转避开障碍物。

创建【避障程序】函数，使用【距离】变量记录激光传感器的数值，当未来板Lite的A键被按下时，切换【移动状态】变量为1，代表小车前进。注意这里的M1速度用随机数来获取。

原因是由于两个电机速度不一样，按照以往的经验都是测两个电机差不多的速度值，然后填一个固定的数值上去。可以参考{社恐机器人}和{行车记录仪}两篇文章里的方法。但这种方法有一点不太好的地方，就是误差始终存在，而且走的越远误差积累的就越多，始终会偏离直线。

这次做案例时意外发现M1电机的速度在介于26~28时和M2速度为-21时差不多，脑洞大开使用了随机数去调整速度，意外发现效果还行，能够小幅度的“自动”校准左右方向，总体上来说还是能勉强走直线的😂

紧接着编写小车停止和避障的程序，按下M键时【移动状态】变量为0，小车停止。如果检测的距离小于200且小车处于前进的状态时，小车会后退0.5s然后右转大约30°。完成后把这段程序放进初始化后的重复执行框里，可以看到基本满足避障的要求。

 在主函数里编写播报切换功能，按下B键时【播报控制】变量会在1和-1两个数值切换，同时【实时时间】和【刷新时间】会进行一次重置。这里共提到3个变量，这些变量的作用后面会提到~

当【播报控制】变量为1时调用【播报程序】函数，函数主要内容为显示播报的时间和播报内容，播报内容由【播报语句】变量控制。

【实时时间】变量记录未来板Lite的运行时间，【刷新时间】设定开始播报的时间。

当第三条语句播报完成时，播报第一条语句PM1.0的数据，并且让【刷新时间】变量+5s，为的是等待5s再播放第二条语句；当第二条语句PM2.5的数据播报完成时，等待5s再播报第三条语句。

当第二条语句播报完成后开始播报第三条语句，该语句播报PM10的数据，且这次播报完成后【刷新时间】变量等待20s才会新一轮的播报，且把先前的数据上传到物联网云端。

三条语句分别等待5s、5s和20s，一共为30s，所以播报状态下，每隔30s云端会更新一次PM2.5模块的三个数据。到此【播报程序】函数全部完成。

如果通过按下B键使【播报控制】变量为-1时则不会播报，但是也可以定时30s更新数据。由此一来数据更新就完成了。

通过Kzone的物联网平台查看数据，以办公室室内的PM2.5浓度为例，浓度基本上在50μg/m3左右附近徘徊。

现在还差最后一步，在未来板Lite中显示数据信息和交互提示信息，这段程序放在主函数靠上的地方里，并在末尾处放置刷新显示积木即可完成本次案例。

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