中级
30 分钟

使用3SP CO 1000和MK64FN1M0VDC12掌控您的环境

通过智能气体检测保障生命安全!

CO 2 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 24, 2024

点击板

CO 2 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

我们的 CO 气体检测解决方案是一位可靠的哨兵,提供即时警报和实时数据,以保护个人和空间免受一氧化碳的危害。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

CO 2 Click 基于 SPEC Sensors 的 3SP CO 1000,这是一种一氧化碳(CO)气体传感器,能够检测高达 1000ppm 的 CO 浓度。该传感器的响应时间非常短;然而,暴露于特定气体的时间越长,它提供的数据就越准确,尤其是在进行校准时。该传感器对小尘粒、冷凝水和其他杂质非常敏感,这些杂质可能会阻止气体到达传感器。在关键应用中使用时,建议保护传感器。在理想条件下,该传感器的使用寿命是无限的,但在实际应用中,预期使用寿命超过五年(在 23 ± 3 ˚C 温度和 40 ± 10% RH 湿度下可达 10 年)。虽然非常可靠和准确,但该传感器也非常适合构建相对气体传感应用。例如,它可以检测到 CO 气体的增加,这种气体由于无味、无嗅和无色而很难检测。然而,在开发用于绝对气体浓度的应用时,必须对传感器进行校准,并对测量数据进行补偿。湿度和温度等因素会影响测量,传感器对特定测量气体(一氧化碳)的反应曲线不是完全线性的,其他气体可能会影响测量(对其他气体的交叉敏感性)。因此,必须在工作环境条件下

进行一系列校准,以计算绝对气体浓度。CO 2 Click 使用了 Texas Instruments 的 LMP91000,这是一款用于低功耗化学传感应用的可配置 AFE 电位测量 IC。它提供完整的传感器解决方案,生成与传感器电流成比例的输出电压。具有可编程增益的跨阻放大器(TIA)将通过传感器的电流转换为电压,覆盖范围从 5μA 到 750μA,具体取决于所使用的传感器。参考电极(RE)和工作电极(WE)之间的电压是恒定的,偏置由可变偏置电路设置。传感器在施加固定偏置电压时表现最佳。传感器制造商建议在此 Click board™ 上的传感器使用 200mV 的固定偏置电压。偏置电压和 TIA 增益可以通过 I2C 寄存器设置。此外,AFE IC 中嵌入了一个热传感器,如果需要,可以用于结果补偿。热传感器通过 VOUT 引脚以相对于 GND 的模拟电压值提供。Click board™ 上还有两个附加 IC。第一个是 Microchip 的 12 位逐次逼近寄存器 A/D 转换器 MCP3221。第二个 IC 是 Texas Instruments 制造的单电源轨到轨运算放大器 OPA344。可以使用标记为 AN SEL

 的板载开关选择将 LMP91000 AFE 的 VOUT 引脚路由到哪个 IC。如果开关在 ADC 位置,VOUT 引脚将被路由到 MCP3221 ADC 的输入。这允许通过 I2C 接口读取 VOUT 引脚上的电压值作为数字信息。当开关在 AN 位置时,它会将 LMP91000 AFE IC 的 VOUT 引脚路由到 OPA344 的输入。OPA344 运算放大器的输出具有稳定的单位增益,充当缓冲器,使得 AFE 的 VOUT 引脚上的电压可以通过 mikroBUS™ 的 AN 引脚由主 MCU 采样。mikroBUS™ 上的 RST 引脚连接到 LMP91000 的 MEMB 引脚,用于启用 I2C 接口部分,从而可以在同一个 I2C 总线上使用多个芯片。当驱动到低逻辑电平时,启用 I2C 通信,主设备(主 MCU)可以发出 START 条件。在通信期间,RST 引脚应保持在低电平。此 Click board™ 可通过 VCC SEL 跳线选择在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了一个库,包含易于使用的函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

CO 2 Click top side image
CO 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PB2
AN
Reset
PB11
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PD8
SCL
I2C Data
PD9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

CO 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

此库包含 CO 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • co2_read_adc - 读取 12 位 AD 转换器的转换数据(CO)的功能

  • co2_enable - 将设备置于启用或禁用状态的功能

  • co2_get_co2_ppm - 读取 CO 转换数据并将其计算为 ppm 的功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief CO2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application enables usage of very accurate CO sensor.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes I2C interface and performs the device configuration for properly working.
 * 
 * ## Application Task  
 * Gets CO (Carbon Monoxide) data as ppm value every 300 miliseconds.
 * Results will be logged on UART. The CO value range is from 0 to 1000 ppm.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "co2.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static co2_t co2;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    co2_cfg_t cfg;
    uint8_t temp_w;
    
    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    co2_cfg_setup( &cfg );
    CO2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    co2_init( &co2, &cfg );

    Delay_ms ( 500 );

    temp_w = CO2_WRITE_MODE;
    co2_generic_write( &co2, CO2_LOCK_REG, &temp_w, 1 );
    temp_w = CO2_STANDBY_MODE;
    co2_generic_write( &co2, CO2_MODECN_REG, &temp_w, 1 );
    temp_w = CO2_3500_OHM_TIA_RES | CO2_100_OHM_LOAD_RES;
    co2_generic_write( &co2, CO2_TIACN_REG, &temp_w, 1 );
    temp_w = CO2_VREF_EXT | CO2_50_PERCENTS_INT_ZERO | CO2_BIAS_POL_NEGATIVE | CO2_0_PERCENTS_BIAS;
    co2_generic_write( &co2, CO2_REFCN_REG, &temp_w, 1 );
    
    log_printf( &logger, "CO 2 is initialized\r\n\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    float co2_value;
   
    co2_wait_i2c_ready( &co2 );
    co2_get_co2_ppm( &co2, &co2_value );
    
    log_printf( &logger, "CO : %.2f ppm\r\n", co2_value );
    Delay_ms ( 300 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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