一、 前言

近年來，隨著汽車保有量的持續(xù)增長，車內(nèi)環(huán)境安全問題逐漸引起公眾關(guān)注。尤其是此前曝光的汽車內(nèi)飾材料，如皮墊、膠水等，可能釋放甲醛等有害氣體，嚴(yán)重威脅駕乘人員的健康。甲醛作為一種常見的室內(nèi)空氣污染物，長期接觸可能導(dǎo)致呼吸道疾病、皮膚過敏，甚至增加致癌風(fēng)險。因此，開發(fā)一款實(shí)時監(jiān)測車內(nèi)環(huán)境的設(shè)備顯得尤為重要。該設(shè)備能夠間接檢測甲醛、有機(jī)物、溫濕度等關(guān)鍵指標(biāo)，幫助用戶了解車內(nèi)空氣質(zhì)量，并采取相應(yīng)措施，確保駕乘環(huán)境的健康與安全。

二、項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目基于高性能的樹莓派5開發(fā)平臺，結(jié)合先進(jìn)的BME680和SHT30傳感器，構(gòu)建了一套高精度車內(nèi)空氣質(zhì)量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。BME680傳感器具備多參數(shù)檢測能力，可精準(zhǔn)測量揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、溫度、濕度和氣壓等關(guān)鍵環(huán)境指標(biāo)，尤其適用于車內(nèi)復(fù)雜空氣成分的分析；SHT30傳感器則提供了工業(yè)級的高精度溫濕度數(shù)據(jù)，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的環(huán)境感知能力。樹莓派5通過硬件I2C接口與傳感器高效通信，利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和多任務(wù)處理優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了對車內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。系統(tǒng)通過直觀的可視化界直接展示空氣質(zhì)量具體數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)值，幫助用戶及時了解車內(nèi)環(huán)境狀況并采取相應(yīng)措施。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不僅提升了駕乘環(huán)境的舒適性與健康安全性，還為智能車載系統(tǒng)的開發(fā)提供了可擴(kuò)展的硬件平臺和軟件框架，具有廣泛的應(yīng)用前景。

三、傳感器及主控概況

主控：樹莓派5

傳感器

1、 BME680

2、 SHT30

樹莓派io接口

三、系統(tǒng)架構(gòu)

四、系統(tǒng)界面

五、實(shí)物圖

六、核心代碼

import tkinter as tk
import subprocess

import re


# 執(zhí)行 a.out 并獲取輸出

def run_aout():

    try:

        result = subprocess.run(["./a.out"], capture_output=True, text=True, check=True)

        temperature = None

        humidity = None

        lines = result.stdout.splitlines()

        for line in lines:

            if "Temperature" in line:

                temperature = float(line.split()[1].replace("c", ""))

            elif "Humidity" in line:

                humidity = float(line.split()[1].replace("%", ""))

        return temperature, humidity

    except subprocess.CalledProcessError as e:

        print(f"Error occurred: {e}")

        return None, None


# 執(zhí)行 bme68x 并獲取輸出

def run_bme68x():

    try:

        result = subprocess.run(["./bme68x"], capture_output=True, text=True, check=True)

        temperature = None

        pressure = None

        humidity = None

        gas_resistance = None

        temp_match = re.search(r"temperature:s*([-d.]+)*C", result.stdout)

        pressure_match = re.search(r"pressure:s*([-d.]+)hPa", result.stdout)

        humidity_match = re.search(r"humidity:s*([-d.]+)%", result.stdout)

        gas_resistance_match = re.search(r"Gas resistance:s*([-d.]+) ohm", result.stdout)


        if temp_match:

            temperature = float(temp_match.group(1))

        if pressure_match:

            pressure = float(pressure_match.group(1))

        if humidity_match:

            humidity = float(humidity_match.group(1))

        if gas_resistance_match:

            gas_resistance = float(gas_resistance_match.group(1))


        return temperature, pressure, humidity, gas_resistance

    except subprocess.CalledProcessError as e:

        print(f"Error occurred: {e}")

        return None, None, None, None


# 更新界面上的顯示

def update_display():

    # 獲取 a.out 的溫度和濕度

    temperature_aout, humidity_aout = run_aout()


    # 獲取 bme68x 的溫度、氣壓、濕度和氣體阻抗

    temperature_bme, pressure, humidity_bme, gas_resistance = run_bme68x()


    # 更新 a.out 的數(shù)據(jù)顯示

    if temperature_aout is not None and humidity_aout is not None:

        label_temp_aout.config(text=f"{temperature_aout:.2f} °C")

        label_humidity_aout.config(text=f"{humidity_aout:.2f} %")

    else:

        label_temp_aout.config(text="Error")

        label_humidity_aout.config(text="Error")


    # 更新 bme68x 的數(shù)據(jù)顯示

    if temperature_bme is not None and humidity_bme is not None and pressure is not None and gas_resistance is not None:

        label_temp_bme.config(text=f"{temperature_bme:.2f} °C")

        label_pressure.config(text=f"{pressure:.2f} hPa")

        label_humidity_bme.config(text=f"{humidity_bme:.2f} %")

        label_gas_resistance.config(text=f"{gas_resistance:.2f} ohm")

    else:

        label_temp_bme.config(text="Error")

        label_humidity_bme.config(text="Error")

        label_pressure.config(text="Error")

        label_gas_resistance.config(text="Error")


    # 每隔 1 秒更新一次

    root.after(1000, update_display)


# 創(chuàng)建主窗口

root = tk.Tk()

root.title("Sensor Data Monitor")


# 獲取屏幕的寬高，設(shè)置 16:9 的比例

screen_width = root.winfo_screenwidth()

screen_height = root.winfo_screenheight()


# 設(shè)置為 16:9 比例

window_width = screen_width

window_height = int(window_width * 9 / 16)


# 調(diào)整窗口大小并設(shè)置全屏

root.geometry(f"{window_width}x{window_height}")

root.attributes("-fullscreen", True)  # 啟用全屏


# --- 抬頭部分 ---

header_label = tk.Label(root, text="車內(nèi)環(huán)境監(jiān)控展示系統(tǒng)", font=("Arial", 36, "bold"), fg="white", bg="#4CAF50")

header_label.pack(fill="x", pady=20)


# --- a.out 數(shù)據(jù)部分（卡片樣式） ---

frame_aout = tk.Frame(root, bg="#f0f0f0", bd=10, relief="groove", padx=20, pady=20)

frame_aout.pack(fill="x", padx=10, pady=10)


label_aout_title = tk.Label(frame_aout, text="SHT30 Sensor Data", font=("Arial", 18, "bold"), bg="#f0f0f0")

label_aout_title.pack()


label_temp_aout = tk.Label(frame_aout, text="Temperature: -- °C", font=("Arial", 16), bg="#f0f0f0")

label_temp_aout.pack(pady=10)


label_humidity_aout = tk.Label(frame_aout, text="Humidity: -- %", font=("Arial", 16), bg="#f0f0f0")

label_humidity_aout.pack(pady=10)


# --- bme68x 數(shù)據(jù)部分（卡片樣式） ---

frame_bme = tk.Frame(root, bg="#e0f7fa", bd=10, relief="groove", padx=20, pady=20)

frame_bme.pack(fill="x", padx=10, pady=10)


label_bme_title = tk.Label(frame_bme, text="BME680 Sensor Data", font=("Arial", 18, "bold"), bg="#e0f7fa")

label_bme_title.pack()


label_temp_bme = tk.Label(frame_bme, text="Temperature: -- °C", font=("Arial", 16), bg="#e0f7fa")

label_temp_bme.pack(pady=10)


label_pressure = tk.Label(frame_bme, text="Pressure: -- hPa", font=("Arial", 16), bg="#e0f7fa")

label_pressure.pack(pady=10)


label_humidity_bme = tk.Label(frame_bme, text="Humidity: -- %", font=("Arial", 16), bg="#e0f7fa")

label_humidity_bme.pack(pady=10)


label_gas_resistance = tk.Label(frame_bme, text="Gas Resistance: -- ohm", font=("Arial", 16), bg="#e0f7fa")

label_gas_resistance.pack(pady=10)


# 啟動更新顯示

update_display()


# 啟動 GUI 主循環(huán)

root.mainloop()

七、視頻鏈接

八、項(xiàng)目文檔

參考附件