stm32f103c8t6制作二氧化碳浓度测量电路

原创于 2024-06-27 00:56:37 发布 · 1.2k 阅读

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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

一、概述

因为传感器课程需要我们每个人调查一种传感器，我选择了二氧化碳传感器作为我的调查，并在淘宝上购买一款传感器进行实际电路搭建，能够测量出来环境中二氧化碳浓度。被我用来检测我们寝室中二氧化碳浓度。

室内二氧化碳浓度过高对人有一定影响，伴随着二氧化碳浓度逐步升高，这种影响逐步加深。

二、实际电路搭建

（一）电路连接图

如图所示。使用OLED显示屏对传感器元件进行当前二氧化碳浓度的显示。检测二氧化碳浓度的传感器是C8D双通道高精度NDIR红外二氧化碳传感器模块。

（二）传感器数据接收

C8D双通道高精度NDIR红外二氧化碳传感器模块手册中所提供的数据接收方式有两种，一种是通过串口进行接收，另外一种是通过PWM中高电平所占一个周期的比例换算出二氧化碳浓度，如下所示。

我使用提到的第二种方式来计算二氧化碳浓度。使用串口的方式目前没有实验过。

（三）传感器代码编写

1.PWM数据读取

为正确测量二氧化碳浓度，我所设计代码结构与逻辑为设置stm32f103c8t6计时功能，通过记录PWM输出端口高电平持续时间，代入公式中计算环境中二氧化碳浓度。设置计时器功能如下所示。

void SystemClock_Config(void)
{
    // 配置系统时钟为72 MHz
    RCC_DeInit();
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    while (!RCC_WaitForHSEStartUp());
    
    FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
    FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

    RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
    RCC_PLLCmd(ENABLE);
    while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
    
    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
    while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
}

void TIM2_Init(void)
{
    // 启用TIM2时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 配置TIM2
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1; // 1 ms
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 72 MHz / 72 = 1 MHz
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 清除中断标志位
    TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);

    // 启用TIM2更新中断
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

    // 配置NVIC
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    // 启动定时器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
        elapsed_time++; // 每1ms增加一次
    }
}

2.主函数设置

int main (void)
{	
	// 初始化
	GPIO_Config();
	ADC_Config();
	OLED_Init();
	UART_Config();
	
	SystemClock_Config();
    TIM2_Init();
	while (1)
	{
		uint16_t adc_value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
		// 将 ADC 值转换为电压值（假设参考电压为3.3V，12位 ADC）
		float voltage = (adc_value * 3.3) / 4095;
		//		// 整数部分
		uint32_t integer = (uint32_t)voltage;
		
		uint32_t tmp = 0;
		
		if (integer == 0)
		{
			tmp = elapsed_time;
			elapsed_time = 0;
		}
		OLED_ShowString(1, 1, "CO2 ppm:");
		co2 = (tmp - 2) * 5;
		if(co2 < 5000 && co2 > 100)
			OLED_ShowNum(2, 1, co2, 5);
	}
}