MQ3 Giao Tiếp STM32, Cảm Biến Nồng độ Cồn MQ3 + Oled + STM

MQ3 giao tiếp STM32 Cảm biến nồng độ cồn MQ-3 sử dụng để phát hiện nồng độ cồn trong môi trường, hơi thở. Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thể điều chỉnh được bằng biến trở. Cảm biến cung cấp một đầu ra tương tự dựa trên nồng độ cồn. Cảm biến thích hợp cho việc phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở. Phát hiện khí phát ra từ Etanol, Alcohol. Độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh. Cảm biến cung cấp một đầu ra tương tự dựa trên nồng độ cồn.    

• Phone : 0967.551.477
• Zalo    : 0967.551.477
• FB      : Huỳnh Nhật Tùng
• Email : dientunhattung@gmail.com
• Địa Chỉ: 106/14 Đường số 51, Phường 14, Gò Vấp, Tp HCM
• Chi tiết: Nhận làm mạch và đồ án Điện tử

Table of Contents

• 1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32
  • 1.1 Vi điều khiển STM trong mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32
    • a. Giới thiệu
    • Thông tin khác
    • b. Sơ lược về STM32:
    • c.Thông số kỹ thuật STM32
    • d. Cấu hình 
    • e.Bộ nhớ
  • 1.2 Cảm biến cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32
    • a. Giới thiệu MQ3 giao tiếp STM32
    • b. Thông số kỹ thuật cảm biến nồng độ cồn MQ3
    • c. Chức năng các chân cảm biến nồng độ cồn MQ3
    • d. Ứng dụng
  • 1.3 Oled cho mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32
    • a. Giới thiệu
    • b. Thông số kỹ thuật
• 2. Hướng dẫn đồ án cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32 hiển thị LCD1602
  • Phần cứng
  • Phần mềm
• 3. Hoạt động của mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3
• 4. Cụ thể hoạt động của mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32

1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM trong mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụng như F0,F1,F2,F3,F4….. Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3. STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá thành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự. Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng.

Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bị ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ… Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR Embedded Workbench, Keil C… Ở đây mình sử dụng Keil C nên các bài viết sau mình chỉ đề cập đến Keil C.

Thông tin khác

Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, …

b. Sơ lược về STM32:

• 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp cũng như debug.
• 2 MCU bao gồm 1 MCU nạp và 1 MCU dùng để lập trình.
• Có chân Output riêng cho các chân mạch nạp trên MCU1.
• Có chân Output đầy đủ cho các chân MCU2.
• Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU2 nếu không sử dụng nguồn từ USB.
• Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC và Backup.
• Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader.
• Nút Reset ngoài và 1 led hiển thị trên chân PB9, 1 led báo nguồn cho MCU2.

c.Thông số kỹ thuật STM32

• Vi điều khiển: STM32F103C8T6.
• Điện áp cấp 5VDC qua cổng Micro USB sẽ được chuyển đổi thành 3.3VDC qua IC nguồn và cấp cho Vi điều khiển chính.
• Tích hợp sẵn thạch anh 8Mhz.
• Tích hợp sẵn thạnh anh 32Khz cho các ứng dụng RTC.
• Ra chân đầy đủ tất cả các GPIO và giao tiếp: CAN, I2C, SPI, UART, USB,…
• Tích hợp Led trạng thái nguồn, Led PC13, Nút Reset.
• Kích thước: 53.34 x 15.24mm

•  Sử dụng với các mạch nạp:
  • ST-Link Mini
  • J-link
  • USB TO COM
• Kết nối chân khi nạp bằng ST-Link Mini
• Nạp theo chuẩn SWD
  • TCK — SWCLK
  • TMS — SWDIO
  • GND — GND
  • 3.3V — 3.3V

d. Cấu hình 

• ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz.
• Bộ nhớ:
  • 64 kbytes bộ nhớ Flash(bộ nhớ lập trình).
  • 20kbytes SRAM.
• Clock, reset và quản lý nguồn.
  • Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V.
  • Power on reset(POR), Power down reset(PDR) và programmable voltage detector (PVD).
  • Sử dụng thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz.
  • Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz.
  • Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.
• Trong trường hợp điện áp thấp:
  • Có các mode :ngủ, ngừng hoạt động hoặc hoạt động ở chế độ chờ.
  • Cấp nguồn ở chân Vbat bằng pin để hoạt động bộ RTC và sử dụng lưu trữ data khi mất nguồn cấp chính.
• 2 bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ.
  • Khoảng giá trị chuyển đổi từ 0 – 3.6V.
  • Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh.
  • Có cảm biến nhiệt độ nội.
• DMA: bộ chuyển đổi này giúp tăng tốc độ xử lý do không có sự can thiệp quá sâu của CPU.
  • 7 kênh DMA.
  • Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.
• 7 timer.
  • 3 timer 16 bit hỗ trợ các mode IC/OC/PWM.
  • 1 timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động cơ với các mode bảo vệ như ngắt input, dead-time..
  • 2 watdog timer dùng để bảo vệ và kiểm tra lỗi.
  • 1 sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho các ứng dụng như hàm Delay….
• Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm:
  • 2 bộ I2C(SMBus/PMBus).
  • 3 bộ USART(ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control).
  • 2 SPIs (18 Mbit/s).
  • 1 bộ CAN interface (2.0B Active)
  • USB 2.0 full-speed interface
• Kiểm tra lỗi CRC và 96-bit ID.

e.Bộ nhớ

• 64 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB.
• 20 KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM. Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
• 1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn.

1.2 Cảm biến cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu MQ3 giao tiếp STM32

Cảm biến nồng độ cồn MQ-3 sử dụng để phát hiện nồng độ cồn trong môi trường, hơi thở. Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thể điều chỉnh được bằng biến trở. Cảm biến cung cấp một đầu ra tương tự dựa trên nồng độ cồn. Cảm biến thích hợp cho việc phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở. Phát hiện khí phát ra từ Etanol, Alcohol. Độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh. Cảm biến cung cấp một đầu ra tương tự dựa trên nồng độ cồn.   

b. Thông số kỹ thuật cảm biến nồng độ cồn MQ3

• Kích thước: 32 x 22 x 27 mm
• Chip chính: LM393, MQ-3 cảm biến khí. 
• Điện áp cung cấp: DC 5V.
• Có 2 dạng tín hiệu đầu ra dạng Analog và TTL.
• Tín hiệu đầu ra TTL có giá trị thấp. (đầu ra tín hiệu mức thấp có thể được kết nối trực tiếp với vi điều khiển). 
• Đầu ra tương tự 0 ~ 5V, nồng độ cồn càng cao điện áp càng cao. 
• Độ nhạy cao và chọn lọc tốt với hơi ethanol. 
• Bền và ổn định đáng tin cậy. 
• Nhạy và phục hồi nhanh.

c. Chức năng các chân cảm biến nồng độ cồn MQ3

• VCC Hoạt động điện áp  5V 
• GND để kết nối GND 
• D0 đầu ra giao diện chuyển đổi kỹ thuật số (0 và 1) 
• A0  đầu ra giao diện tương tự

d. Ứng dụng

 Phát hiện các khí và chất lòng

• Nồng độ cồn
• khí gas
• alcohol,
• ethanol.
• methane
• benzine
• hexane
• cacbon monoxit,
• khí dầu mỏ hóa lỏng

1.3 Oled cho mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

Màn hình Oled 1.3 inch giao tiếp I2C cho khả năng hiển thị đẹp, sang trọng, rõ nét vào ban ngày và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn hình sử dụng giao tiếp I2C cho chất lượng đường truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉ với 2 chân GPIO. Màn hình OLED SH1106 với kích thước 1.3 inch, cho khả năng hiển thị hình ảnh tốt với khung hình 128×64 pixel. Ngoài ra, màn hình còn tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay thông qua giao tiếp SPI. Màn hình sử dụng driver SH1106 cùng thiết kế nhỏ gọn sẽ giúp bạn phát triển các sản phẩm DIY hoặc các ứng dụng khác một cách nhanh chóng.

Màn hình Oled chuẩn truyền I2C

Màn hình Oled chuẩn truyền SPI

b. Thông số kỹ thuật

• Điện áp sử dụng: 2.2~5.5VDC
• Công suất tiêu thụ: 0.04w
• Góc hiển thị: lớn hơn 160 độ
• Số điểm hiển thị: 128×64 điểm.
• Độ rộng màn hình: 1.3 inch.
• Màu hiển thị: Trắng / Xanh Dương.
• Giao tiếp: I2C hoặc SPI tùy loại
• Driver: SH1106
• Kích thước 1.3 inch (128x64px)
• Góc nhìn tối đa: 160°
• Nhiệt độ làm việc: -30°V đến 80°C
• Tương thích với hầu hết các board như: Arduino, ESP8266, ESP32, STM32,

Lưu ý khi dùng Oled 1.3in Hiện trên thị trường sẽ có: +  2 loại chính là 0.96in và 1.3in +  2 mã số là SH1106 và SH1306 +  2 chuẩn truyền SPI và I2C Vì thế việc lựa chọn đúng đối tượng để lập trình mới có thể hiển thị được thông tin mong muốn.

2. Hướng dẫn đồ án cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32 hiển thị LCD1602

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Phần cứng

Phần mềm

Thư viện Oled tại đây   : https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306

3. Hoạt động của mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3

Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển đưa tín hiệu ban đầu cho lcd1602 hiển thị thông tin người dùng, lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu được gửi vào từ cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32 gửi vào chân tín hiệu Analog. Khi nhận được tín hiệu vi điều khiển xử lý ra ngoài màn hình Oled để hiển thị giá trị theo yêu cầu đã được lập trình.

4. Cụ thể hoạt động của mạch cảm biến nồng độ cồn MQ3 giao tiếp STM32

Chúc các bạn thành công…!!!