Table of Contents
1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến Sht21 giao tiếp STM32
1.1 Vi điều khiển STM trong mạch cảm biến Sht21 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
Vi điều khiển ATmega328:- 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 Sht21 giao tiếp STM32
a. Giới thiệu
- Sht21 giao tiếp At89s52 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm SHT21 sử dụng chip cấp công nghiệp và cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT21 được nhập khẩu chính xác cao để đảm bảo độ tin cậy tuyệt vời, độ chính xác cao và khả năng thay thế lẫn nhau. Áp dụng giao diện phần cứng giao tiếp I2C( với thiết kế chống sét ) , lớp giao thức tương thích với giao thức I2C tiêu chuẩn . Đây sản phẩm thiết giao thức trong một giao thức phổ biến, người dùng có thể chọn giao thức truyền thông riêng của họ, giao thức bình thường với tải lên tự động
b. Thông số kỹ thuật
- Điện áp làm việc: DC4-30V (tối đa không vượt quá 33V )
- Công suất tối đa: 0,2W
- Nhiệt độ làm việc: nhiệt độ -20 ° C +60 ° C , độ ẩm 0% RH-100% RH
- Độ chính xác: nhiệt độ ± 0,3 ° C (25 ° C ) , độ ẩm ± 3% RH (25 ° C )
- Giao diện đầu ra: Giao tiếp RS485 ( giao thức MODBUS chuẩn và giao thức tùy chỉnh), xem mô tả giao thức để biết thêm chi tiết
- Địa chỉ thiết bị: có thể được đặt 1 – 247 , mặc định là 1
- Tốc độ truyền: 9600 mặc định (người dùng có thể đặt), 8 data, 1 stop, no parity
- Kích thước: 60 * 30 * 18 mm
c. Các chân tín hiệu
- VCC – Màu đỏ – cấp nguồn 3 ~ 5VDC.
- GND – Màu đen – cấp nguồn 0VDC ~ Mass.
- DATA A- Màu vàng.
- DATA B- Màu trắng.
d. Các giao thức giao tiếp
- Sản phẩm cấp công nghiệp, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT21 tốc độ cao, truyền thông RS485
- Giao thức MODBUS chuẩn được tích hợp với giao thức chung, và người dùng có thể tự chọn giao thức truyền thông
- Tốc độ truyền có thể được thiết lập bởi chính nó
- Giao thức bình thường có chức năng tải lên tự động và tốc độ tải lên có thể được đặt theo chính nó
1.2 Màn hình Oled 1.3in trong SHT21 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,
2. Hướng dẫn đồ án cảm biến Sht21 giao tiếp STM32 hiển thị Oled
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 Sht10 tại đây : https://github.com/e-radionicacom/SHT21-Arduino-Library Thư viện Oled tại đây : https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306#include <SHT21.h> //SHT21 and OLED libraries
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
SHT21 sht; //SHT on OLED entities
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
float Temp; //Here we store the temperature and humidity values
float Humidity;
void setup() {
Wire.begin(); //Start the ic communication
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //Start the OLED display
display.clearDisplay();
display.display();
}
void loop() {
Temp = sht.getTemperature(); //To get the temperature and humidity values and store them in their respective variable
Humidity = sht.getHumidity();
display.clearDisplay(); //Clear the display everytime
display.setTextSize(2); //Setting the text size and color
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,17); //Setting the cursor position
display.print("T: "); //Display the temperature and humidity as "T: 24.64 C
display.print(Temp); // H: 59.12 %"
display.print(" C");
display.setCursor(0,40);
display.print("H: ");
display.print(Humidity);
display.print(" %");
display.display(); //The display takes effect
//You can add a delay here to avoid the fluctuations
}3. Hoạt động của mạch cảm biến Sht21 giao tiếp STM32
Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ mạch đọc cảm biến nhiệt độ, độ ẩm Sht21 giao tiếp STM32 thông qua chuẩn I2C trả về để đọc nhiệt độ, độ ẩm và kiểm tra mức tín hiệu, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu giá trị thực tế ra màn hình Oled hiển thị thông tin có người hoặc không có người theo yêu cầu của người lập trình.4. Cụ thể hoạt động của mạch cảm biến Sht21 giao tiếp STM32 các bạn xem video:
Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác
Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện
Sẽ còn các phần khác nữa nhé.
Chúc các bạn thành công…!!!
