为 Windows 10 UWP 设计 PM2.5 与 PM10 空气质量检测应用

组件与物料

应用与在线服务

• Microsoft Windows 10 IoT Core

项目简介

空气污染是全球各国面临的严峻挑战。PM2.5 和 PM10 是威胁人类健康的主要污染物。本项目为 Windows 10 通用平台（包括 PC、移动端及 IoT Core）设计了一款 PM2.5 与 PM10 检测器。应用基于 UWP 模板构建：首先利用 SDS011 传感器搭配 HC-06 蓝牙模块采集实时数据并无线传输；其次由 Windows 10 设备通过蓝牙接收数据并在屏幕上呈现。

前置准备

本项目采用 SDS011 作为 PM2.5 与 PM10 传感器，基于激光散射原理，可测量 0.3~10 微米悬浮颗粒物浓度，数据稳定可靠。蓝牙通信由 HC-06 实现，该模块价格低廉、体积小巧。若使用 Surface Pro 或 Lumia 1520 等自带蓝牙的 Windows 10 设备，无需额外蓝牙模块；若使用 Raspberry Pi 或 MBM 等 Windows 10 IoT 设备，则需外接蓝牙适配器。环境搭建可参考 MVP David Jones 的《Generic Serial Bluetooth with Win 10 IoT-Core RPI2》。

注：若未预装 Windows 10 与 Visual Studio 2015，准备工作约需 2-3 小时，但大部分时间为无人值守安装。

所需物料清单

• SDS011 PM2.5 & PM10 传感器
• HC-06 蓝牙模块
• 公对公与公对母跳线
• 迷你面包板
• Lumia 1520 或其他兼容 Windows 10 Mobile 设备
• ORICO 蓝牙模块 (BTA-403)
• Arduino Uno R3
• Raspberry Pi 2

项目步骤

步骤 1：将 HC-06 模块与 SDS011 传感器连接

耗时：5 分钟
物料：5V 电源、HC-06、SDS011、跳线、迷你面包板
工具：无

SDS011 原始输出为 TTL-USB，不适合无线连接。我们使用 HC-06 作为蓝牙传输模块，成本远低于 SparkFun 的 BlueSMiRF Silver。系统采用 5V 直流供电。

首先将蓝牙模块插入面包板以便接线。从 Arduino 的 5V 电源轨引一根跳线至模块 VCC 引脚（也可使用其他 5V 电源），再从模块 GND 引脚接至 Arduino 任意 GND 引脚。为建立串口通信，将模块 TX 引脚连接至 SDS011 的 RX，模块 RX 引脚连接至 SDS011 的 TX。

步骤 2：将蓝牙模块与 Windows 10 设备配对

耗时：5 分钟
物料：蓝牙模块、Windows 10 设备、ORICO 蓝牙模块（可选）
工具：无

HC-06 运行 SPP（串口配置文件）协议，任何支持 SPP 的设备均可连接。在 Windows 10 上表现为虚拟 COM 口。配对前确保模块已上电：红色 LED 闪烁表示“可配对”，常亮表示“已配对”。

Windows 10 PC：进入“设置 → 设备 → 蓝牙”，开启蓝牙，点击“HC-06”进行配对，默认配对码为 1234，默认波特率 9600。

Windows 10 Mobile：同样进入“设置 → 设备 → 蓝牙”，操作步骤相同。

Windows 10 IoT Core（以 Raspberry Pi 2 为例）：流程差异较大。Pi 2 无板载蓝牙，需外接 USB 蓝牙适配器（建议从硬件兼容性列表中选择验证过的型号），本项目使用 ORICO BTA-403。Dragon Board 410c 自带蓝牙则无需适配器。

将 ORICO BTA-403 插入 Pi 2 USB 接口，默认应用屏幕会显示检测信息。配对需通过 SSH 连接 IoT Core 设备，使用命令行工具配置，参考“Pairing a BLE Device and GATT Attribute Table Dump Tool”页面中“Pairing the Sensortag”部分的 Step 1–6。主菜单需选择 BR 模式，默认配对码 1234。

步骤 3：下载并部署代码

耗时：10 分钟
物料/工具：无

1. 接通 5V 直流电源，使 PM2.5/PM10 检测器与 HC-06 启动工作，每秒输出一次数据。
2. 从 GitHub 下载 GenericBluetoothSerialUWApp 项目。使用 Visual Studio 2015 Update 1 打开该方案。该应用基于 MVP David Jones 的《Generic Serial Bluetooth with Win 10 IoT-Core RPI2》开发。
   • PC 端运行：选择 x86 或 x64，本地调试。
   • Mobile 端运行：选择 ARM，设备调试。
   • IoT 设备（如 Pi 2）：配置“远程调试”指向目标设备。
3. HC-06 与 Windows 10 设备配对成功后，按 F5 启动 UWP 应用。双击列表中的“HC-06”图标，顶部将显示其 ID 与名称。HC-06 上的 LED 由闪烁转为常亮，表示通信通道已建立，“Start Recv”按钮随之启用。点击“Start Recv”开始接收数据，随后“Stop Recv”与“Start Process”按钮启用。点击“Start Process”运行数据处理算法。

此时 PM2.5 与 PM10 的数值将实时显示在对应的 TextBlocks 中。

代码

PM25Detector

Windows 10 UWP 应用：https://github.com/shijiong/PM25Detector

原理图

文件中 Sparkfun ZigBee 模块代表 PM2.5 传感器 SDS011，使用引脚为 5V、GND、Tx、Rx。
PM25Detector.fzz