Arduino Nano33 BLESense Rev2【室內空氣質量檢測語音識別藍牙調光臺燈】

一、硬件介紹

1、產品特點

Arduino Nano 33 BLE Rev2，利用了nRF52840微控制器的先進功能。這款32位Arm? Cortex?-M4 CPU 64 MHz與MicroPython的兼容性增強了板子的靈活性，該開發板的突出特點是其藍牙低功耗（BLE）功能，使其能夠輕松與其他藍牙低功耗設備進行通信。Nano 33 BLE Rev2設計具備多功能性，配備了內置的9軸慣性測量單元、提供位置、方向和加速度的精確測量等。

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微控制器nRF52840-
USB連接器Micro USB-
管腳LED引腳IO13
-通用數字I/O 引腳14個
-模擬輸入引腳8個
-PWM 引腳所有數字I/O 引腳 (4 at once)
-外部中斷所有數字I/O 引腳
連接Bluetooth?u-blox? NINA-B306
傳感器IMUBMI270 (三軸加速度計+三軸陀螺儀) BMM150 (三軸磁力計)
麥克風MP34DT06JTR
手勢檢測、接近檢測、數字環境光感（ALS）和色感（RGBC）APDS9960
氣壓LPS22HB
溫濕度HS3003
通信UARTRX/TX
-I2CA4 (SDA), A5 (SCL)
-SPID11 (COPI), D12 (CIPO), D13 (SCK). Use any GPIO for Chip Select (CS)
供電輸入 / 輸出電壓3.3 V
-輸入電壓（標準）5-18 V
-每個I/O引腳的電流10 mA
nRF52840時鐘速度64 MHz
-存儲256 KB SRAM、1 MB flash
尺寸重量0.32g
-寬度18 mm
-長度45 mm

2、功能引腳示意圖 / 原理圖

板載LED燈

IO13 引腳控制

原理圖：

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5V引腳僅在滿足以下兩個條件時可用：標記為VUSB的兩個焊盤上制作焊接橋 / 通過USB端口為 Nano 33 BLE Sense Rev2 供電；如果從VIN引腳給電路板供電，不會得到任何穩定的5V，即使你做焊接橋，5V引腳也不會輸出。

二、項目功能實現思想

【室內空氣質量語音檢測藍牙調光臺燈】

實現效果：

通過板載麥克風識別相關語音指令，可獲取當前室內的溫濕度、氣壓等信息輸出到串口上，以及聲控打開 / 關閉LED；

并且通過藍牙功能，通過手機連接開發板，發送相關指令實現PWM調節LED亮度等功能；

實物效果搭建如下：

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系統框圖如下：

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運行流程圖如下：

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三、功能實現主要步驟

主要相關代碼

1、LED控制部分

int Ble_Data;   //接收到的藍牙數據
int led = D2;   //LED引腳void Led_Init(void){pinMode(led, OUTPUT);digitalWrite(led,LOW);
}

2、溫濕度獲取部分

#include <Arduino_HS300x.h>void HS300x_Init(void){if (!HS300x.begin()) {Serial.println("溫濕度傳感器初始化失敗!");while (1);}
}void HS300x_Get(void){float temperature = HS300x.readTemperature();	//溫度float humidity    = HS300x.readHumidity();	//濕度Serial.print("溫度 = ");Serial.print(temperature);Serial.println(" °C");Serial.print("濕度 = ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");Serial.println();
}

3、氣壓、海拔高度獲取部分

#include <Arduino_LPS22HB.h>void LPS22HB_Init(void){
if (!BARO.begin()) {Serial.println("氣壓傳感器初始化失敗!");while (1);}
}void LPS22HB_Get(void){float pressure = BARO.readPressure(); //獲取氣壓float altitude = 44330 * ( 1 - pow(pressure/101.325, 1/5.255) );  //獲取海拔高度Serial.print("當前大氣壓 = ");Serial.print(pressure);Serial.println(" Kpa");Serial.print("當前海拔高度 = ");Serial.print(altitude);Serial.println(" m");
}

4、語音識別部分

喚醒詞:
100 Hi Arduino

命令詞:
10000 打開LED
10001 關閉LED
10002 獲取室內空氣質量

#include <Arduino.h>
#include <DSpotterSDK_MakerHL.h>
#include "CybLicense_1750150084.h"
#define DSPOTTER_LICENSE g_lpdwLicense#if defined(TARGET_ARDUINO_NANO33BLE) || defined(TARGET_PORTENTA_H7) || defined(TARGET_NICLA_VISION)
#include "Model_1750150084.h"    
#endif      #define DSPOTTER_MODEL g_lpdwModel
static DSpotterSDKHL g_oDSpotterSDKHL;// 回調處理函數
void VRCallback(int nFlag, int nID, int nScore, int nSG, int nEnergy)
{if (nFlag==DSpotterSDKHL::InitSuccess)  // 初始化成功{//ToDo}else if (nFlag==DSpotterSDKHL::GetResult) // 獲取識別結果{//ToDo  處理代碼switch(nID){case 100:Serial.println(F("Arduino 已喚醒！"));// Add your own code herebreak;case 10000:Serial.println(F("LED已打開"));digitalWrite(led,HIGH);break;case 10001:Serial.println(F("LED已關閉"));digitalWrite(led,LOW);break;case 10002:HS300x_Get();LPS22HB_Get();Ble_Init();delay(800);break;default:break;}}else if (nFlag==DSpotterSDKHL::ChangeStage) // 命令 / 指令狀態切換{switch(nID){case DSpotterSDKHL::TriggerStage:     //喚醒詞//To Dobreak;case DSpotterSDKHL::CommandStage:     //指令詞//To Dobreak;default:break;}}else if (nFlag==DSpotterSDKHL::GetError)  //錯誤處理{if (nID == DSpotterSDKHL::LicenseFailed){}g_oDSpotterSDKHL.Release();// 釋放SDK資源while(1);}}void voiceControl_Init(void){DSpotterSDKHL::ShowDebugInfo(true);if (g_oDSpotterSDKHL.Init(DSPOTTER_LICENSE, sizeof(DSPOTTER_LICENSE), DSPOTTER_MODEL, VRCallback) != DSpotterSDKHL::Success)return;
}void setup()
{voiceControl_Init();
}void loop()
{g_oDSpotterSDKHL.DoVR();
}

5、藍牙控制部分

#include <ArduinoBLE.h>void Ble_Init(void){pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); //初始板載LEDdigitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);                if (!BLE.begin()) {Serial.println("藍牙啟動失敗!");while (1);}// 藍牙設備名稱BLE.setLocalName("Nano 33 BLE Sense V2");BLE.setAdvertisedService(ledService);ledService.addCharacteristic(bleCharacteristic);BLE.addService(ledService);// 初始值bleCharacteristic.writeValue(0);BLE.advertise();
}void Ble_Get(void){BLEDevice central = BLE.central();// 連接成功if (central) {digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);       //打開板載LEDwhile (central.connected()) {if (bleCharacteristic.written()) {int data = bleCharacteristic.value();if(data>=0 && data<=100){Ble_Data = map(data, 0, 100, 0, 255); // 藍牙值 0~100 映射到PWM 0~255;analogWrite(led,Ble_Data);}}}//斷開連接時 關閉所有LEDSerial.print(F("斷開連接"));digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);digitalWrite(led, LOW); }
}

完整代碼

#include <Arduino.h>
#include <DSpotterSDK_MakerHL.h>
#include "CybLicense_1750150084.h"#include <Arduino_LPS22HB.h>
#include <Arduino_HS300x.h>
#include <ArduinoBLE.h>
#define DSPOTTER_LICENSE g_lpdwLicense#if defined(TARGET_ARDUINO_NANO33BLE) || defined(TARGET_PORTENTA_H7) || defined(TARGET_NICLA_VISION)
#include "Model_1750150084.h"    
#endif      #define DSPOTTER_MODEL g_lpdwModel
static DSpotterSDKHL g_oDSpotterSDKHL;int led = D2;   //LED引腳BLEService ledService("180A"); BLEByteCharacteristic bleCharacteristic("2A57", BLERead | BLEWrite);// 回調處理函數
void VRCallback(int nFlag, int nID, int nScore, int nSG, int nEnergy)
{if (nFlag==DSpotterSDKHL::InitSuccess)  // 初始化成功{//ToDo}else if (nFlag==DSpotterSDKHL::GetResult) // 獲取識別結果{//ToDo  處理代碼switch(nID){case 100:Serial.println(F("Arduino 已喚醒！"));// Add your own code herebreak;case 10000:Serial.println(F("LED已打開"));digitalWrite(led,HIGH);break;case 10001:Serial.println(F("LED已關閉"));digitalWrite(led,LOW);break;case 10002:HS300x_Get();LPS22HB_Get();Ble_Init();delay(800);break;default:break;}}else if (nFlag==DSpotterSDKHL::ChangeStage) // 命令 / 指令狀態切換{switch(nID){case DSpotterSDKHL::TriggerStage:     //喚醒詞//To Dobreak;case DSpotterSDKHL::CommandStage:     //指令詞//To Dobreak;default:break;}}else if (nFlag==DSpotterSDKHL::GetError)  //錯誤處理{if (nID == DSpotterSDKHL::LicenseFailed){}g_oDSpotterSDKHL.Release();// 釋放SDK資源while(1);}}void Led_Init(void){pinMode(led, OUTPUT);digitalWrite(led,LOW);pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); //初始板載LEDdigitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);         
}void voiceControl_Init(void){DSpotterSDKHL::ShowDebugInfo(true);if (g_oDSpotterSDKHL.Init(DSPOTTER_LICENSE, sizeof(DSPOTTER_LICENSE), DSPOTTER_MODEL, VRCallback) != DSpotterSDKHL::Success)return;
}void HS300x_Init(void){if (!HS300x.begin()) {Serial.println("溫濕度傳感器初始化失敗!");while (1);}
}void LPS22HB_Init(void){if (!BARO.begin()) {Serial.println("氣壓傳感器初始化失敗!");while (1);}
}void Ble_Init(void){if (!BLE.begin()) {Serial.println("藍牙啟動失敗!");while (1);}// 藍牙設備名稱BLE.setLocalName("Nano 33 BLE Sense V2");BLE.setAdvertisedService(ledService);ledService.addCharacteristic(bleCharacteristic);BLE.addService(ledService);// 初始值bleCharacteristic.writeValue(0);BLE.advertise();}void HS300x_Get(void){float temperature = HS300x.readTemperature();	//溫度float humidity    = HS300x.readHumidity();	//濕度Serial.print("溫度 = ");Serial.print(temperature);Serial.println(" °C");Serial.print("濕度 = ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");
}void LPS22HB_Get(void){float pressure = BARO.readPressure(); //獲取氣壓float altitude = 44330 * ( 1 - pow(pressure/101.325, 1/5.255) );  //獲取海拔高度Serial.print("當前大氣壓 = ");Serial.print(pressure);Serial.println(" Kpa");Serial.print("當前海拔高度 = ");Serial.print(altitude);Serial.println(" m");
}void Ble_Get(void){BLEDevice central = BLE.central();// 連接成功if (central) {digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);       //打開板載LEDwhile (central.connected()) {if (bleCharacteristic.written()) {int data = bleCharacteristic.value();if(data>=0 && data<=100){int Ble_Data = map(data, 0, 100, 0, 255); // 藍牙值 0~100 映射到PWM 0~255;analogWrite(led,Ble_Data);}}}//斷開連接時 關閉所有LEDSerial.print(F("斷開連接"));digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);analogWrite(led,LOW);}
}void setup()
{Serial.begin(9600);while(!Serial);voiceControl_Init();Led_Init();HS300x_Init();LPS22HB_Init();
}void loop()
{g_oDSpotterSDKHL.DoVR();Ble_Get();
}

四、實現現象

ARDUINO NANO 33 BLE SENSE V2

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