Arduino Nano33 BLESense Rev2【室内空气质量检测语音识别蓝牙调光台灯】

发布于：2025-09-06 ⋅ 阅读:(16) ⋅ 点赞:(0)

一、硬件介绍

1、产品特点

Arduino Nano 33 BLE Rev2，利用了nRF52840微控制器的先进功能。这款32位Arm® Cortex®-M4 CPU 64 MHz与MicroPython的兼容性增强了板子的灵活性，该开发板的突出特点是其蓝牙低功耗（BLE）功能，使其能够轻松与其他蓝牙低功耗设备进行通信。Nano 33 BLE Rev2设计具备多功能性，配备了内置的9轴惯性测量单元、提供位置、方向和加速度的精确测量等。

在这里插入图片描述
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微控制器 nRF52840 -
USB连接器 Micro USB -
管脚 LED引脚 IO13
- 通用数字I/O 引脚 14个
- 模拟输入引脚 8个
- PWM 引脚 所有数字I/O 引脚 (4 at once)
- 外部中断 所有数字I/O 引脚
连接 Bluetooth® u-blox® NINA-B306
传感器 IMU BMI270 (三轴加速度计+三轴陀螺仪) BMM150 (三轴磁力计)
麦克风 MP34DT06JTR
手势检测、接近检测、数字环境光感（ALS）和色感（RGBC） APDS9960
气压 LPS22HB
温湿度 HS3003
通信 UART RX/TX
- I2C A4 (SDA), A5 (SCL)
- SPI D11 (COPI), D12 (CIPO), D13 (SCK). Use any GPIO for Chip Select (CS)
供电 输入 / 输出电压 3.3 V
- 输入电压（标准） 5-18 V
- 每个I/O引脚的电流 10 mA
nRF52840 时钟速度 64 MHz
- 存储 256 KB SRAM、1 MB flash
尺寸 重量 0.32g
- 宽度 18 mm
- 长度 45 mm

2、功能引脚示意图 / 原理图

板载LED灯

IO13 引脚控制

原理图：

在这里插入图片描述

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5V引脚仅在满足以下两个条件时可用：标记为VUSB的两个焊盘上制作焊接桥 / 通过USB端口为 Nano 33 BLE Sense Rev2 供电；如果从VIN引脚给电路板供电，不会得到任何稳定的5V，即使你做焊接桥，5V引脚也不会输出。

二、项目功能实现思想

【室内空气质量语音检测蓝牙调光台灯】

实现效果：

通过板载麦克风识别相关语音指令，可获取当前室内的温湿度、气压等信息输出到串口上，以及声控打开 / 关闭LED；

并且通过蓝牙功能，通过手机连接开发板，发送相关指令实现PWM调节LED亮度等功能；

实物效果搭建如下：

在这里插入图片描述

系统框图如下：

在这里插入图片描述

运行流程图如下：

在这里插入图片描述

三、功能实现主要步骤

主要相关代码

1、LED控制部分

int Ble_Data;   //接收到的蓝牙数据
int led = D2;   //LED引脚

void Led_Init(void){
    pinMode(led, OUTPUT);
    digitalWrite(led,LOW);
}

2、温湿度获取部分

#include <Arduino_HS300x.h>

void HS300x_Init(void){
   	if (!HS300x.begin()) {
    Serial.println("温湿度传感器初始化失败!");
    while (1);
  }
}

void HS300x_Get(void){
  float temperature = HS300x.readTemperature();	//温度
  float humidity    = HS300x.readHumidity();	//湿度

  Serial.print("温度 = ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");

  Serial.print("湿度 = ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println(" %");
  Serial.println();
}

3、气压、海拔高度获取部分

#include <Arduino_LPS22HB.h>

void LPS22HB_Init(void){
if (!BARO.begin()) {
    Serial.println("气压传感器初始化失败!");
    while (1);
  }
}

void LPS22HB_Get(void){
  float pressure = BARO.readPressure(); //获取气压
  float altitude = 44330 * ( 1 - pow(pressure/101.325, 1/5.255) );  //获取海拔高度
 
  Serial.print("当前大气压 = ");
  Serial.print(pressure);
  Serial.println(" Kpa");
  Serial.print("当前海拔高度 = ");
  Serial.print(altitude);
  Serial.println(" m");
}

4、语音识别部分

唤醒词:
100 Hi Arduino

命令词:
10000 打开LED
10001 关闭LED
10002 获取室内空气质量

#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;

// 回调处理函数
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) // 获取识别结果
  {
      //ToDo  处理代码
       switch(nID)
      {
          case 100:
            Serial.println(F("Arduino 已唤醒！"));
            // Add your own code here
            break;
          case 10000:
            Serial.println(F("LED已打开"));
            digitalWrite(led,HIGH);
            break;
          case 10001:
            Serial.println(F("LED已关闭"));
            digitalWrite(led,LOW);
            break;
          case 10002:
             HS300x_Get();
             LPS22HB_Get();
             Ble_Init();
             delay(800);
            break;
          default:
            break;
      }
  }
  else if (nFlag==DSpotterSDKHL::ChangeStage) // 命令 / 指令状态切换
  {
      switch(nID)
      {
          case DSpotterSDKHL::TriggerStage:     //唤醒词
            //To Do
            break;
          case DSpotterSDKHL::CommandStage:     //指令词
            //To Do
            break;
          default:
            break;
      }
  }
  else if (nFlag==DSpotterSDKHL::GetError)  //错误处理
  {
      if (nID == DSpotterSDKHL::LicenseFailed)
      {
      }
      g_oDSpotterSDKHL.Release();// 释放SDK资源
      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、蓝牙控制部分

#include <ArduinoBLE.h>

void Ble_Init(void){
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); //初始板载LED
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);                

  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("蓝牙启动失败!");
    while (1);
  }
  // 蓝牙设备名称
  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();
  // 连接成功
  if (central) {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);       //打开板载LED
    while (central.connected()) {
      if (bleCharacteristic.written()) {
        int data = bleCharacteristic.value();
          
        if(data>=0 && data<=100){
          Ble_Data = map(data, 0, 100, 0, 255); // 蓝牙值 0~100 映射到PWM 0~255;
          analogWrite(led,Ble_Data);
        }
      }
    }
	//断开连接时 关闭所有LED
    Serial.print(F("断开连接"));
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    digitalWrite(led, LOW); 
  }
}

完整代码

#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引脚
  BLEService ledService("180A"); 
  BLEByteCharacteristic bleCharacteristic("2A57", BLERead | BLEWrite);

// 回调处理函数
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) // 获取识别结果
  {
      //ToDo  处理代码
       switch(nID)
      {
          case 100:
            Serial.println(F("Arduino 已唤醒！"));
            // Add your own code here
            break;
          case 10000:
            Serial.println(F("LED已打开"));
            digitalWrite(led,HIGH);
            break;
          case 10001:
            Serial.println(F("LED已关闭"));
            digitalWrite(led,LOW);
            break;
          case 10002:
             HS300x_Get();
             LPS22HB_Get();
             Ble_Init();
             delay(800);
            break;
          default:
            break;
      }
  }
  else if (nFlag==DSpotterSDKHL::ChangeStage) // 命令 / 指令状态切换
  {
      switch(nID)
      {
          case DSpotterSDKHL::TriggerStage:     //唤醒词
            //To Do
            break;
          case DSpotterSDKHL::CommandStage:     //指令词
            //To Do
            break;
          default:
            break;
      }
  }
  else if (nFlag==DSpotterSDKHL::GetError)  //错误处理
  {
      if (nID == DSpotterSDKHL::LicenseFailed)
      {
      }
      g_oDSpotterSDKHL.Release();// 释放SDK资源
      while(1);
  }

}

void Led_Init(void){
    pinMode(led, OUTPUT);
    digitalWrite(led,LOW);

    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); //初始板载LED
    digitalWrite(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("温湿度传感器初始化失败!");
    while (1);
  }
}

void LPS22HB_Init(void){
  if (!BARO.begin()) {
    Serial.println("气压传感器初始化失败!");
    while (1);
  }
}

void Ble_Init(void){
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("蓝牙启动失败!");
    while (1);
  }

  // 蓝牙设备名称
  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();	//温度
  float humidity    = HS300x.readHumidity();	//湿度

  Serial.print("温度 = ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");
  Serial.print("湿度 = ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println(" %");
}

void LPS22HB_Get(void){
  float pressure = BARO.readPressure(); //获取气压
  float altitude = 44330 * ( 1 - pow(pressure/101.325, 1/5.255) );  //获取海拔高度
 
  Serial.print("当前大气压 = ");
  Serial.print(pressure);
  Serial.println(" Kpa");
  Serial.print("当前海拔高度 = ");
  Serial.print(altitude);
  Serial.println(" m");
}

void Ble_Get(void){
  BLEDevice central = BLE.central();
  // 连接成功
  if (central) {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);       //打开板载LED
    while (central.connected()) {
      if (bleCharacteristic.written()) {

        int data = bleCharacteristic.value();

        if(data>=0 && data<=100){
         int Ble_Data = map(data, 0, 100, 0, 255); // 蓝牙值 0~100 映射到PWM 0~255;
          analogWrite(led,Ble_Data);
        }
      }
    }

	//断开连接时 关闭所有LED
    Serial.print(F("断开连接"));
    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、实现现象

ARDUINO NANO 33 BLE SENSE V2

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