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30 分钟

使用 MiCS-6814 和 STM32F103RB 控制您呼吸的空气。

舒适地深呼吸。

Air quality 5 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Air quality 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

凭借实时警报和可操作的洞察,我们的监控解决方案将空气质量管理转变为动态和响应过程,为更安全的生活提供保障。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Air Quality 5 Click 基于 SGX Sensortech 的 MiCS-6814,这是一款紧凑的三重 MOS 传感器,具有三个完全独立的传感器。该 Click board™ 还包含 Texas Instruments 的 ADS1015,这是一款具有内部参考和可编程比较器的低功耗 12 位 ADC。MiCS-6814 传感器由三个独立的金属氧化物传感器组成,由三个独立的加热结构加热。吸附在金属氧化物表面的化学物质改变了传感器的电阻特性。典型的基线电阻可能因传感器而异,受到测量条件、传感器老化和其他因素的影响。因此,建议定期监测传感电阻相对于基线电阻的相对变化。这允许开发检测相对气体浓度变化的应用,而不是测量绝对气体浓度值。如前所述,同一芯片上有三个传感器。每个传感器对不同类型的气体作出反

应。有一个 RED 传感器,它对还原气体剂起反应;一个 OX 传感器,它对氧化气体剂起反应;以及一个对 NH3 起反应的传感器。这些传感器提供八种不同气体的读数(以 ppm 为单位),这些气体在汽车、工业或农业污染的大气中监测是非常有趣的。每个加热结构通过制造商推荐的电阻器从 mikroBUS™ 5V 电源轨供电。这确保了设备的最大使用寿命,因为超过推荐电流额定值会损坏传感器和加热器。建议在进行有效读数之前对传感器进行至少 30 秒的预热。预热时间越长,测量越准确。传感器电阻的变化由板载 ADC 测量和采样。ADS1015 ADC 具有四个多路复用输入,其中三个连接到每个传感器。ADC 具有内部参考,操作简单,提供可处理传感器电压的输入,并且需要较少的外部组件。

这些属性使其非常适合用于该 Click board™。此外,可以更改设备的 I2C 地址。通过使用标有 ADD SEL 的 SMD 跳线来完成。这些跳线允许选择 I2C LSB 位状态(0 或 1),允许在同一 I2C 总线上有多个 Click board™。ADS1015 IC 还具有一个 READY 引脚,用于向主机 MCU 发出转换准备读取的信号或警报。此引脚连接到 mikroBUS™ INT 引脚,并标记为 RDY。有关配置和使用此引脚的更多信息,请参阅 ADS1015 数据表。来自 mikroBUS™ 的 5V 和 3.3V 电源轨都被使用。ADC 由 3.3V 电源轨供电,但传感器需要 5V 电源轨。因此,Click board™ 需要同时提供 3.3V 和 5V 电源引脚的电源。

Air quality 5 Click top side image
Air quality 5 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 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
Data Ready
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Air quality 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU MB 1 Mini B Conn - upright/background 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 Air Quality 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • airq5_write_data - 寄存器中写入数据的功能

  • airq5_read_data - 从寄存器中读取数据的功能

  • airq5_set_configuration - 配置功能

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 Airquality5 Click example
 * 
 * # Description
 * This application can detect gas pollution for a number of different gases.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes device and configuration chip.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the values of CO, NH3 and NO2 sensor and logs data on USBUART every 500ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality5.h"

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

static airquality5_t airquality5;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    airquality5_cfg_t cfg;
    airquality5.data_config = 0x8583;

    /** 
     * 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.

    airquality5_cfg_setup( &cfg );
    AIRQUALITY5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    airquality5_init( &airquality5, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

    uint16_t NO2_sensor_data;
    uint16_t NH3_sensor_data;
    uint16_t CO_sensor_data;
 
    CO_sensor_data = airq5_read_sensor_data( &airquality5, AIRQ5_DATA_CHANNEL_CO );
      
    NO2_sensor_data = airq5_read_sensor_data( &airquality5, AIRQ5_DATA_CHANNEL_NO2 );
    log_printf( &logger, " NO2 data: %d\r\n", NO2_sensor_data );
      
    NH3_sensor_data = airq5_read_sensor_data( &airquality5, AIRQ5_DATA_CHANNEL_NH3 );
    log_printf( &logger, " NH3 data: %d\r\n", NH3_sensor_data );
     
    CO_sensor_data = airq5_read_sensor_data( &airquality5, AIRQ5_DATA_CHANNEL_CO );
    log_printf( &logger," CO data: %d\r\n", CO_sensor_data );
     
    log_printf( &logger, " -------- ");
    Delay_ms( 200 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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