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30 分钟

基于MiCS-5524和ATmega328P的精确酒精检测

简化酒精检测:我们的检测,您的安全通行

Alcohol 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

Alcohol 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

轻松开发顶级酒精呼气测试仪以及早期火灾和气体泄漏检测应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Alcohol 3 Click基于SGX Sensortech的MiCS-5524传感器,这是一种紧凑的MOS传感器。该传感器包含一个微机械金属氧化物半导体隔膜,集成了加热电阻。电阻产生热量,催化反应,影响氧化层本身的电阻。加热器的温度相当高,范围为350°C到550°C。经过初始预热期后,传感器可以在两秒钟以内检测到气体变化。MiCS-5524传感器的电阻与气体浓度的变化不呈线性关系,因此在将其用于绝对气体浓度测量应用之前,必须进行适当的校准。在低气体浓度下,阻抗变化最大。随着环境中气体的饱和,阻抗变化变慢。特别是在开发用于从呼气样本中估算血液酒精含量(BAC)(也称为呼气分析

仪)的应用时,应考虑这一点。MiCS-5524传感器是一个简单的设备:它只有四个连接。两个引脚是内部加热元件的连接,而另两个是MOS传感器的连接。应用归结为为分压器计算适当的电阻。MiCS-5524传感器的数据表提供了其在清洁空气(人工条件下)中使用时的典型阻值。灵敏度然后表示为传感器在清洁空气中的电阻与60 ppm CO浓度下电阻之比。传感器(作为电阻)与固定电阻之间的中间抽头提供输出电压。它取决于传感器的电阻,使其可以作为Microchip的MCP3221(一个具有I2C接口的低功耗12位A/D转换器)的输入。该ADC允许将输出电压转换为数字信息,通过mikroBUS™插座上的

I2C引脚访问。通过使用电源电压作为转换的电压参考,该ADC进一步降低了设计的复杂性,同时由于其低噪声输入,仍然提供了良好的转换质量。由于传感器的惰性特性,尽管在I2C快速模式下操作时可以提供高达22.3ksps的采样率,但该ADC的速度仍然足够快。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压水平。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Alcohol 3 Click top side image
Alcohol 3 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
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
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Alcohol 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 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
Arduino UNO 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

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含用于Alcohol 3 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • alcohol3_get_co_in_ppm - 此功能读取一氧化碳(CO)数据,以ppm为单位(1 ppm - 1000 ppm)

  • alcohol3_get_percentage_bac - 此功能读取血液中酒精的百分比(BAC)

  • alcohol3_get_adc_data - 此功能读取12位ADC值

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 Alcohol3 Click example
 * 
 * # Description
 * Code of this sensor reacts to the presence of deoxidizing and reducing gases,
 * such as ethanol (also known as alcohol).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Application Init performs Logger and Click initialization.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads percentage of alcohol in the blood (BAC) 
 * and this data logs to USBUART every 1 sec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "alcohol3.h"

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

static alcohol3_t alcohol3;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    alcohol3_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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 ----" );
    Delay_ms ( 100 );

    //  Click initialization.

    alcohol3_cfg_setup( &cfg );
    ALCOHOL3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    alcohol3_init( &alcohol3, &cfg );

    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n\n" );
    log_printf( &logger, " ---- Alcohol 3 Click ----\r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n\n" );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, " ---- Initialization ---\r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t co_ppm;
    uint16_t p_bac;
    float temp_bac;

    //  Task implementation.

    log_printf( &logger, " --- Alcohol diagnostics ---- \r\n" );

    co_ppm = alcohol3_get_co_in_ppm ( &alcohol3 );
    log_printf( &logger, " co in ppm  %d    | \r\n", co_ppm );

    temp_bac = alcohol3_get_percentage_bac( &alcohol3 );
    p_bac = ( uint16_t )( temp_bac * 1000 );

    if ( 10 > p_bac && p_bac < 100 )
    {
        log_printf( &logger, " BAC      | 0.00%d\r\n", p_bac );
    }
    else if ( 100 <= p_bac && 1000 > p_bac )
    {
        log_printf( &logger, " BAC      | 0.0%d\r\n", p_bac );
    }
    else if ( p_bac >= 1000 )
    {
        log_printf( &logger, " BAC      | 0.%d\r\n", p_bac );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " BAC  | 0.0000\r\n" );
    }
    log_printf( &logger, " ---------------------------- \r\n" );

    Delay_ms ( 1000 );
}

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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