一、项目概述
本项目旨在利用树莓派与 SGP30 传感器构建一个 CO₂浓度检测系统，实时监测环境中的 CO₂浓度，并可根据需求进行数据记录、阈值 报警等功能拓展。
二、硬件选型
树莓派：选用树莓派5 型号，具备较强的运算能力与丰富的接口资源，能够满足传感器数据采集与处理的需求。 SGP30 传感器：该传感器专门用于检测 eCO₂（等效二氧化碳）与 TVOC（总挥发性有机化合物）浓度，具有体积小、精度高、响应 快等优点，通过 I²C 接口与树莓派连接。
三、硬件连接
- 将 SGP30 传感器的 VDD 引脚连接到树莓派的 5V 电源引脚，GND 引脚连接到树莓派的地引脚。SGP30 的 SCL 引脚连接树莓派的 SCL 接口（ GPIO3），SDA 引脚连接树莓派的 SDA 接口（ GPIO2）。
四、软件设计
操作系统选择：在树莓派上安装 Raspbian 操作系统，为后续的开发提供稳定的系统环境。- 编程环境搭建：安装 Python 编程环境，使用Thonny开发程序。
并使用 pip 安装 SGP30 传感器的 Python 驱动库，以便在 Python 程序中方便地调用传 感器接口读取数据。注意需要建立一个虚拟环境，来安装驱动库，可以搜索相关方法。安装好后可以有pip3 list命令查看结果。
打开树莓派I2C使能
树莓派默认打开I2C功能，连接好树莓派和SGP30硬件接线后，检查树莓派是否开启了I2C功能：
sudo i2cdetect -y -a 1如果开启了会显示：
表示SGP30传感器I2C地址：0x58
数据采集与处理程序设计：编写 Python 脚本，初始化 SGP30 传感器，设置其工作模式与测量参数。每隔一定时间间隔（如 2 秒）读取一次 CO₂浓度数据，并进行简单的数据处理，如去除异常值、滤波等操作，以提高数据的准确性 。
from smbus2 import SMBus
from sgp30 import Sgp30
import time
with SMBus(1) as bus:
sgp = Sgp30(bus, baseline_filename="/tmp/mySGP30_baseline")
sgp.init_sgp()
# 等待传感器预热，SGP30至少需要15秒预热，12小时后读数才稳定
print("The SGP30 takes at least 15 seconds to warm up, 12 hours before the readings become really stable")
time.sleep(15)
while True:
data = sgp.read_measurements()
if data is not None:
co2_value = data[0][0]
print(f"CO2 concentration: {co2_value} ppm")
time.sleep(2)程序导入编辑器
运行程序，输出CO2值，对着传感器呼气，可以看到CO2值明显升高。
五、后续功能拓展
阈值报警：设定 CO₂浓度阈值，当检测到浓度超过阈值时，通过树莓派的 GPIO 接口连接蜂鸣器或 LED 指示灯，发出声光报警信号 ，提醒用户环境中的 CO₂浓度过高。- 数据可视化：利用 Python 的数据可视化库（如 Matplotlib 或 Plotly），读取存储的历史数据并绘制 CO₂浓度随时间变化的曲线 ，直观展示环境中 CO₂浓度的变化趋势。可以将可视化结果通过网页端展示，方便用户远程查看。- 远程监控：将树莓派连接到网络，通过编写网络通信程序，将 CO₂浓度数据上传到云服务器或远程数据库，用户可以通过手机应用 或网页端随时随地查看实时数据与历史数据，实现远程监控功能。
