MQ7 giao tiếp Pic16F là dùng Cảm biến khí CO MQ-7 là cảm biến bán dẫn có giá rẻ có khả năng phát hiện khí carbon monoxide có nồng độ từ 10 đến 1000 ppm. Vật liệu tạo ra cảm biến là từ chất SnO2, có độ dẫn điện thấp trong không khí sạch. Cảm biến khí CO MQ7 có độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh. Có 2 dạng tín hiệu ngõ ra là analog và digital. Cảm biến có thể hoạt động được ở nhiệt độ từ: -20 độ C đến 50 độ C và tiêu thụ dòng khoảng 150mA tại 5V. Tuổi thọ cao, chi phí thấp.
- 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 đọc cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
1.1 Vi điều khiển PIC trong mạch đọc cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
a. Giới thiệu
- PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology.
- Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 sau đó phát triển lên nhiều dòng khác nhau như:
- Pic10F
- Pic12F
- Pic16F
- Pic18F
- Pic24F
- Pic32F
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. Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC là:
- Có 35 lệnh đơn.
- Thời gian thực hiện tất cả các lệnh là 1 chu kì máy, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh là 2.
- Tốc độ hoạt động: + Ngõ vào xung clock có tần số 20MHz. + Chu kì lệnh thực hiện lệnh 200ns.
- Có nhiều nguồn ngắt.
- Có 3 kiểu định địa chỉ trực tiếp, gián tiếp và tức thời.
c. Cấu trúc đặc biệt của vi điều khiển
- Bộ dao động nội chính xác + Sai số ± 1% + Có thể lựa chọn tần số từ 31 kHz đến 8 Mhz bằng phần mềm. + Cộng hưởng bằng phần mềm. + Chế độ bắt đầu 2 cấp tốc độ. + Mạch phát hiện hỏng dao động thạch anh cho các ứng dụng quan trọng. + Có chuyển mạch nguồn xung clock trong quá trình hoạt động để tiết kiệm công suất.
- Có chế độ ngủ để tiết kiệm công suất.
- Dãy điện áp hoạt động rộng từ 2V đến 5,5V.
- Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn công nghiệp.
- Có mạch reset khi có điện (Power On Reset – POR).
- Có bộ định thời chờ ổn định điện áp khi mới có điện (Power up Timer – PWRT) và bộ định thời chờ dao động hoạt động ổn định khi mới cấp điện (Oscillator Startup Timer – OST).
- Có mạch tự động reset khi phát hiện nguồn điện cấp bị sụt giảm, cho phép lựa chọn bằng phần mềm (Brown out Reset – BOR).
- Có bộ định thời giám sát (Watchdog Timer – WDT) dùng dao động trong chip cho phép bằng phần mềm (có thể định thời lên đến 268 giây).
- Đa hợp ngõ vào reset với ngõ vào có điện trở kéo lên.
- Có bảo vệ code đã lập trình.
- Bộ nhớ Flash cho phép xóa và lập trình 100,000 lần.
- Bộ nhớ Eeprom cho phép xóa và lập trình 1,000,000 lần và có thể tồn tại trên 40 năm.
- Cho phép đọc/ghi bộ nhớ chương trình khi mạch hoạt động.
- Có tích hợp mạch gỡ rối.
d. Cấu trúc nguồn công suất thấp
- Chế độ chờ: dòng tiêu tán khoảng 50nA, sử dụng nguồn 2V.
- Dòng hoạt động. + 11µA ở tần số hoạt động 32kHz, sử dụng nguồn 2V. + 220µA ở tần số hoạt động 4MHz, sử dụng nguồn 2V.
- Bộ định thời Watchdog Timer khi hoạt động tiêu thụ 1,4µA, điện áp 2V.
e. Cấu trúc ngoại vi
- Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập: + Mỗi ngõ ra có thể nhận/cấp dòng lớn khoảng 25mA nên có thể trực tiếp điều khiển led + Có các port báo ngắt khi có thay đổi mức logic. + Có các port có điện trở kéo lên bên trong có thể lập trình. + Có ngõ vào báo thức khỏi chế độ công suất cực thấp.
- Có module so sánh tương tự: + Có 2 bộ so sánh điện áp tương tự + Có module nguồn điện áp tham chiếu có thể lập trình. + Có nguồn điện áp tham chiếu cố định có giá trị bằng 0,6V. + Có các ngõ vào và các ngõ ra của bộ so sánh điện áp. + Có chế độ chốt SR.
Có bộ chuyển đổi tương tự sang số: Có 14 bộ chuyển đổi tương tự với độ phân giải 10 bit.
- Có timer0: 8 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình.
- Có timer1: + 16 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình. + Có ngõ vào cổng của timer1 để có thể điều khiển timer1 đếm từ tín hiệu bên ngoài. + Có bộ dao động công suất thấp có tần số 32kHz.
- Có timer2: 8 bit hoạt động định thời với thanh ghi chu kỳ, có bộ chia trước và chia sau.
- Có module capture, compare và điều chế xung PWM+ nâng cao + Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với độ phân giải cao nhất là 12,5ns. + Có bộ điều chế xung PWM với số kênh ngõ ra là 1, 2 hoặc 4, có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz. + Có ngõ ra PWM điều khiển lái.
- Có module capture, compare và điều chế xung PWM + Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với chu kỳ cao nhất là 12,5ns. + Có bộ so sánh 16 bit có thể so sánh xung đếm với chu kỳ lớn nhất là 200ns + Có bộ điều chế xung PWM có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz.
- Có thể lập trình trên bo ISP thông qua 2 chân.
- Có module truyền dữ liệu nối tiếp đồng bộ MSSP hổ trợ chuẩn truyền 3 dây SPI, chuẩn I2C ở 2 chế độ chủ và tớ.
f. Cấu trúc của vi điều khiển
Các khối bên trong vi điều khiển bao gồm:- Có khối thanh ghi định cấu hình cho vi điều khiển.
- Có khối bộ nhớ chương trình có nhiều dung lượng cho 5 loại khác nhau.
- Có khối bộ nhớ ngăn xếp 8 cấp (8 level stack).
- Có khối bộ nhớ Ram cùng với thanh ghi FSR để tính toán tạo địa chỉ cho 2 cách truy xuất gián tiếp và trực tiếp.
- Có thanh ghi lệnh (Instruction register) dùng để lưu mã lệnh nhận về từ bộ nhớ chương trình.
g. Cấu hình bên trong của vi điều khiển
- Có thanh ghi trạng thái (status register) cho biết trạng thái sau khi tính toán của khối ALU.
- Có thanh ghi FSR.
- Có khối ALU cùng với thanh ghi working hay thanh ghi A để xử lý dữ liệu.
- Có khối giải mã lệnh và điều khiển (Instruction Decode and Control).
- Có khối dao động nội (Internal Oscillator Block).
- Có khối dao động kết nối với 2 ngõ vào OSC1 và OSC2 để tạo dao động.
- Có khối các bộ định thời khi cấp điện PUT, có bộ định thời chờ dao động ổn định, có mạch reset khi có điện, có bộ định thời giám sát watchdog, có mạch reset khi phát hiện sụt giảm nguồn.
- Có khối bộ dao động cho timer1 có tần số 32kHz kết nối với 2 ngõ vào T1OSI và T1OSO.
- Có khối CCP2 và ECCP.
- Có khối mạch gỡ rối (In-Circuit Debugger IDC).
- Có khối timer0 với ngõ vào xung đếm từ bên ngoài là T0CKI.
- Có khối truyền dữ liệu đồng bộ/bất đồng bộ nâng cao.
- Có khối truyền dữ liệu đồng bộ MSSP cho SPI và I2C.
- Có khối bộ nhớ Eeprom 256 byte và thanh ghi quản lý địa chỉ EEADDR và thanh ghi dữ liệu EEDATA.
- Có khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC.
- Có khối 2 bộ so sánh với nhiều ngõ vào ra và điện áp tham chiếu.
- Có khối các port A, B, C, E và D
a. Chức năng các chân của portA
- Chân RA0/AN0/ULPWU/C12IN0- (2): có 4 chức năng: + RA0: xuất/ nhập số – bit thứ 0 của port A. + AN0: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0.
- Chân RA1/AN1/C12IN1- (3): có 3 chức năng: + RA1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port A. + AN1: ngõ vào tương tự của kênh thứ 1
- Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+ (4): có 5 chức năng: + RA2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port A. + AN2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 2. + VREF-: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ ADC. + CVREF: điện áp tham chiếu VREF ngõ vào bộ so sánh.
- Chân RA3/AN3/VREF+/C1IN+ (5): có 4 chức năng: + RA3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port A. + AN3: ngõ vào tương tự kênh thứ 3. + VREF+: ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D. + C1IN+: ngõ vào dương của bộ so sánh C1. + Chân RA4/TOCKI/C1OUT (6): có 3 chức năng:
- RA4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port A. + TOCKI: ngõ vào xung clock từ bên ngoài cho Timer0. + C1OUT: ngõ ra bộ so sánh 1. + Chân RA5/AN4/ SS / C2OUT (7): có 4 chức năng: + RA5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port A. + AN4: ngõ vào tương tự kênh thứ 4. + SS : ngõ vào chọn lựa SPI tớ (Slave SPI device). + C2OUT: ngõ ra bộ so sánh 2.
- Chân RA6/OSC2/CLKOUT (14): có 3 chức năng: + RA6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port A. + OSC2: ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
- Chân RA7/OSC1/CLKIN (13): có 3 chức năng. + RA7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port A. + OSC1: ngõ vào dao động thạch anh hoặc ngõ vào nguồn xung ở bên ngoài.
b. Chức năng các chân của portB
- Chân RB0/AN12/INT (33): có 3 chức năng: + RB0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port B. + AN12: ngõ vào tương tự kênh thứ 12. + INT: ngõ vào nhận tín hiệu ngắt ngoài. + Chân RB1/AN10/C12IN3- (34): có 3 chức năng:
- RB1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port B. + AN10: ngõ vào tương tự kênh thứ 10. + C12IN3-: ngõ vào âm thứ 3 của bộ so sánh C1 hoặc C2. + Chân RB2/AN8 (35): có 2 chức năng:
- RB2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port B. + AN8: ngõ vào tương tự kênh thứ 8. + Chân RB3/AN9/PGM/C12IN2 (36): có 4 chức năng:
- RB3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port B. + AN9: ngõ vào tương tự kênh thứ 9. + PGM: Chân cho phép lập trình điện áp thấp ICSP. + C12IN1-: ngõ vào âm thứ 2 của bộ so sánh C1 hoặc C2 + Chân RB4/AN11 (37): có 2 chức năng:
- RB4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port B. + AN11: ngõ vào tương tự kênh thứ 11. + Chân RB5/ AN13/T1G (38): có 3 chức năng:
- RB5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port B. + AN13: ngõ vào tương tự kênh thứ 13. + T1G (Timer1 gate input): ngõ vào Gate cho phép time1 đếm dùng để đếm độ rộng xung. + Chân RB6/ICSPCLK (39): có 2 chức năng:
- RB6: xuất/nhập số. + ICSPCLK: xung clock lập trình nối tiếp. + Chân RB7/ICSPDAT (40): có 2 chức năng:
- RB7: xuất/nhập số. + ICSPDAT: ngõ xuất nhập dữ liệu lập trình nối tiếp.
c. Chức năng các chân của portC
- Chân RC0/T1OSO/T1CKI (15): có 3 chức năng: + RC0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port C. + T1OSO: ngõ ra của bộ dao động Timer1. + T1CKI: ngõ vào xung clock từ bên ngoài Timer1.
- Chân RC1/T1OSI/CCP2 (16): có 3 chức năng: + RC1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port C. + T1OSI: ngõ vào của bộ dao động Timer1. + CCP2: ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.
- Chân RC2 /P1A/CCP1 (17): có 3 chức năng: + RC2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port C. + P1A: ngõ ra PWM. + CCP1: ngõ vào Capture1, ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1.
- Chân RC3/SCK/SCL (18): có 3 chức năng: + RC3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port C. + SCK: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ SPI. + SCL: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ I2C.
- Chân RC4/SDI/SDA (23): có 3 chức năng: + RC4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port C. + SDI: ngõ vào dữ liệu trong truyền dữ liệu kiểu SPI. + SDA: xuất/nhập dữ liệu I2C.
- Chân RC5/SDO (24): có 2 chức năng: + RC5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port C. + SDO: ngõ xuất dữ liệu trong truyền dữ liệu kiểu SPI.
- Chân RC6/TX/CK (25): có 3 chức năng: + RC6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port C. + TX: ngõ ra phát dữ liệu trong chế độ truyền bất đồng bộ USART. + CK: ngõ ra cấp xung clock trong chế độ truyền đồng bộ USART.
- Chân RC7/RX/DT (26): có 3 chức năng: + RC7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port C. + RX: ngõ vào nhận dữ liệu trong chế độ truyền bất đồng bộ EUSART. + DT: ngõ phát và nhận dữ liệu ở chế độ truyền đồng bộ EUSART.
d. Chức năng các chân của portD
- Chân RD0 (19): có 1 chức năng: + RD0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port D.
- Chân RD1 (20): có 1 chức năng: + RD1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port D.
- Chân RD2 (21): có 1 chức năng: + RD2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port D.
- Chân RD3 (22): có 1 chức năng: + RD3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port D.
- Chân RD4 (27): có 1 chức năng: + RD4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port D.
- Chân RD5/ P1B (28): có 2 chức năng: + RD5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port D. + P1B: ngõ ra PWM.
- Chân RD6/ P1C (29): có 2 chức năng: + RD6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port D. + P1C: ngõ ra PWM.
- Chân RD7/P1D (30): có 2 chức năng: + RD7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port D. + P1D: ngõ ra tăng cường CPP1
e. Chức năng các chân của portE
- Chân RE0/AN5 (8): có 2 chức năng: + RE0: xuất/nhập số. + AN5: ngõ vào tương tự 5.
- Chân RE1/AN6 (9): có 2 chức năng: + RE1: xuất/nhập số. + AN6: ngõ vào tương tự kênh thứ 6.
- Chân RE2/AN7 (10): có 2 chức năng: + RE2: xuất/nhập số. + AN7: ngõ vào tương tự kênh thứ 7.
- Chân RE3/ MCLR /VPP (1): có 3 chức năng: + RE3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port E. + MCLR : là ngõ vào reset tích cực mức thấp. + VPP: ngõ vào nhận điện áp khi ghi dữ liệu vào bộ nhớ nội flash. + Chân VDD (11), (32): + Nguồn cung cấp dương từ 2V đến 5V. + Chân VSS (12), (31): + Nguồn cung cấp 0V.
1.2 Cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
a. Giới thiệu khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
Cảm biến khí CO MQ-7 là cảm biến bán dẫn có giá rẻ có khả năng phát hiện khí carbon monoxide có nồng độ từ 10 đến 1000 ppm. Vật liệu tạo ra cảm biến là từ chất SnO2, có độ dẫn điện thấp trong không khí sạch. Cảm biến khí CO MQ7 có độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh. Có 2 dạng tín hiệu ngõ ra là analog và digital. Cảm biến có thể hoạt động được ở nhiệt độ từ: -20 độ C đến 50 độ C và tiêu thụ dòng khoảng 150mA tại 5V. Tuổi thọ cao, chi phí thấp.
b. Thông số kỹ thuật cảm biến khí CO MQ7
- Điện áp cung cấp: 3 ~ 5V DC.
- Sử dụng chip so sánh LM393 và MQ-7.
- Hai dạng tín hiệu đầu ra (digital và analog).
- Tín hiệu analog từ 0~5V.
- Dải phát hiện từ 10 đến 1000ppm.
- Công suất tiêu thụ: khoảng 350mW.
- Nhiệt độ hoạt động: -10C đến 50C.
- Kích thước: 33 x 20 x 16mm.
c. Các loại khí phát hiện của cảm biến khí khí CO MQ7
- LPG ( Khí hóa lỏng)
- Khí CO
- Methane
- Alcohol
- Khí gas
- Khói.
- iso-butan
- propan
d. Nguyên lý hoạt động cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
Cảm biến MQ-7 (Gas sensor) đo khí CO chuyển thành điện áp đưa ra chân AOUT. Biến trở trên Module có chức năng điều chỉnh điện áp tham chiếu (ngưỡng), khi cảm biến MQ-6 phát hiện khí CO đến ngưỡng thì chân DOUT sẽ đảo trạng thái.
e. Sơ đồ chân cảm biến khí CO MQ7
- VCC ↔ 2.5V ~ 5.0V
- GND ↔ GND
- AOUT ↔ MCU.IO (dùng tín hiệu analog)
- DOUT ↔ MCU.IO (dùng tín hiệu số)
f. Định nghĩa khí CO
CO (hay còn gọi Cacbon mônôxít) : Khí không màu, không mùi, không vị, nặng hơn không khí, nên hay lắng đọng dưới mặt đất hay các hố sâu. Là sản phẩm trong sự cháy không hoàn toàn của các bon và các hợp chất chứa các bon như xăng, dầu, gỗ… Cacbon mônôxít có độc tính cao, cực kỳ nguy hiểm với sức khỏe con người. nếu bị hít một lượng lớn sẽ gây thương tổn cho cơ thể. Chính vì thế việc giám sát khí CO rất quan trọng để bảo vệ sưc khỏe người lao động, đặc biệt những nơi làm việc kín như hầm lò, nhà máy ..
g. Tính năng cảm biến khí CO MQ7
- Cảm biến MQ-7 có thể phát hiện khí CO tập trung những nơi khác nhau từ 10 đến 1000ppm
- Cảm biến này với độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh. Tín hiệu ngõ ra dạng analog và digital. Cảm biến có thể hoạt động được ở nhiệt độ từ khoảng: -10C đến 50C và tiêu thụ dòng khoảng 150mA tại 5V.
- Tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng nên chúng ta sẽ lựa chọn cho mình một bộ sản phẩm sao cho phù hợp
1.3 Còi Buzzer 5V cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
a. Giới thiệu
Còi Buzzer 5VDC có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định, chất lượng tốt, được sản xuất nhỏ gọn phù hợp thiết kế với các mạch còi buzzer nhỏ gọn, mạch báo động.
b. Thông số kỹ thuật
- Nguồn : 3.5V – 5.5V
- Dòng điện tiêu thụ: <25mA
- Tần số cộng hưởng: 2300Hz ± 500Hz
- Biên độ âm thanh: >80 dB
- Nhiệt độ hoạt động:-20 °C đến +70 °C
- Kích thước : Đường kính 12mm, cao 9,7mm
2. Hướng dẫn đồ án cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F 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
int time_scale = 8; //time scale: we altered main system timer, so now all functions like millis(), delay() etc void setTimer0PWM(byte chA, byte chB) //pins D5 and D6 { TCCR0A = 0b10110011; //OCA normal,OCB inverted, fast pwm TCCR0B = 0b010; //8 prescaler - instead of system's default 64 prescaler - thus time moves 8 times faster OCR0A = chA; //0..255 OCR0B = chB; } void setTimer2PWM(byte chA, byte chB) //pins D11 and D3 { TCCR2A = 0b10100011; //OCA,OCB, fast pwm TCCR2B = 0b001; //no prescaler OCR2A = chA; //0..255 OCR2B = chB; } void setTimer1PWM(int chA, int chB) //pins D9 and D10 { TCCR1A = 0b10100011; //OCA,OCB, fast pwm TCCR1B = 0b1001; //no prescaler OCR1A = chA; //0..1023 OCR1B = chB; } float opt_voltage = 0; byte opt_width = 240; //default reasonable value void pwm_adjust() { float previous_v = 5.0; //voltage at previous attempt float raw2v = 5.0 / 1024.0;//coefficient to convert Arduino's for(int w = 0; w < 250; w++) { setTimer2PWM(0, w); float avg_v = 0; for(int x = 0; x < 100; x ++) //measure over about 100ms to ensure stable result { avg_v += analogRead(A1); delay(time_scale); } avg_v *= 0.01; avg_v *= raw2v; Serial.print("adjusting PWM w="); Serial.print(w); Serial.print(", V="); Serial.println(avg_v); if(avg_v < 3.6 && previous_v > 3.6) //we found optimal width { float dnew = 3.6 - avg_v; //now we need to find if current one float dprev = previous_v - 3.6;//or previous one is better if(dnew < dprev) //if new one is closer to 1.4 then return it { opt_voltage = avg_v; opt_width = w; return; } else //else return previous one { opt_voltage = previous_v; opt_width = w-1; return; } } previous_v = avg_v; } } float alarm_ppm_threshold = 100; //threshold CO concentration for buzzer alarm to be turned on, float red_threshold = 40; //threshold when green LED is turned on red turns on float reference_resistor_kOhm = 10.0; //fill correct resisor value if you are using not 10k reference float sensor_reading_clean_air = 620; //fill raw sensor value at the end of measurement phase (before heating starts) in clean air here! That is critical for proper calculation float sensor_reading_100_ppm_CO = -1; //if you can measure it float sensor_100ppm_CO_resistance_kOhm; //calculated from sensor_reading_100_ppm_CO variable float sensor_base_resistance_kOhm; //calculated from sensor_reading_clean_air variable byte phase = 0; //1 - high voltage, 0 - low voltage, we start from measuring unsigned long prev_ms = 0; //milliseconds in previous cycle unsigned long sec10 = 0; //this timer is updated 10 times per second, unsigned long high_on = 0; //time when we started high temperature cycle unsigned long low_on = 0; //time when we started low temperature cycle unsigned long last_print = 0; //time when we last printed message in serial float sens_val = 0; //current smoothed sensor value float last_CO_ppm_measurement = 0; //CO concentration at the end of previous measurement cycle float raw_value_to_CO_ppm(float value) { if(value < 1) return -1; //wrong input value sensor_base_resistance_kOhm = reference_resistor_kOhm * 1023 / sensor_reading_clean_air - reference_resistor_kOhm; if(sensor_reading_100_ppm_CO > 0) { sensor_100ppm_CO_resistance_kOhm = reference_resistor_kOhm * 1023 / sensor_reading_100_ppm_CO - reference_resistor_kOhm; } else { sensor_100ppm_CO_resistance_kOhm = sensor_base_resistance_kOhm * 0.25; } float sensor_R_kOhm = reference_resistor_kOhm * 1023 / value - reference_resistor_kOhm; float R_relation = sensor_100ppm_CO_resistance_kOhm / sensor_R_kOhm; float CO_ppm = 134 * R_relation - 35; if(CO_ppm < 0) CO_ppm = 0; return CO_ppm; } void startMeasurementPhase() { phase = 0; low_on = sec10; setTimer2PWM(0, opt_width); } void startHeatingPhase() { phase = 1; high_on = sec10; setTimer2PWM(0, 255); } void setLEDs(int br_green, int br_red) { if(br_red < 0) br_red = 0; if(br_red > 100) br_red = 100; if(br_green < 0) br_green = 0; if(br_green > 100) br_green = 100; float br = br_red; br *= 0.01; br = (exp(br)-1) / 1.7183 * 1023.0; float bg = br_green; bg *= 0.01; bg = (exp(bg)-1) / 1.7183 * 1023.0; if(br < 0) br = 0; if(br > 1023) br = 1023; if(bg < 0) bg = 0; if(bg > 1023) bg = 1023; setTimer1PWM(1023-br, 1023-bg); } void buzz_on() { setTimer0PWM(128, 128); } void buzz_off() { setTimer0PWM(255, 255); } void buzz_beep() { byte sp = sec10%15; if(sp == 0) buzz_on(); if(sp == 1) buzz_off(); if(sp == 2) buzz_on(); if(sp == 3) buzz_off(); if(sp == 4) buzz_on(); if(sp == 5) buzz_off(); } void setup() { pinMode(5, OUTPUT); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(A0, INPUT); pinMode(A1, INPUT); setTimer1PWM(1023, 0); analogReference(DEFAULT); Serial.begin(9600); pwm_adjust(); Serial.print("PWM result: width "); Serial.print(opt_width); Serial.print(", voltage "); Serial.println(opt_voltage); Serial.println("Data output: raw A0 value, heating on/off (0.1 off 1000.1 on), CO ppm from last measurement cycle"); //beep buzzer in the beginning to indicate that it works buzz_on(); delay(100*time_scale); buzz_off(); delay(100*time_scale); buzz_on(); delay(100*time_scale); buzz_off(); delay(100*time_scale); buzz_on(); delay(100*time_scale); buzz_off(); delay(100*time_scale); startMeasurementPhase(); //start from measurement } void loop() { unsigned long ms = millis(); int dt = ms - prev_ms; if(dt > 100*time_scale || dt < 0) { prev_ms = ms; //store previous cycle time sec10++; //increase 0.1s counter if(sec10%10 == 1) //we want LEDs to blink periodically { setTimer1PWM(1023, 1023); //blink LEDs once per second //use %100 to blink once per 10 seconds, %2 to blink 5 times per second } else //all other time we calculate LEDs and buzzer state { int br_red = 0, br_green = 0; //brightness from 1 to 100, setLEDs function handles converting it into timer settings if(last_CO_ppm_measurement <= red_threshold) //turn green LED if we are below 30 PPM {//the brighter it is, the lower concentration is br_red = 0; //turn off red br_green = (red_threshold - last_CO_ppm_measurement)*100.0/red_threshold; //the more negative is concentration, the higher is value if(br_green < 1) br_green = 1; //don't turn off completely } else //if we are above threshold, turn on red one { br_green = 0; //keep green off br_red = (last_CO_ppm_measurement-red_threshold)*100.0/red_threshold; //the higher is concentration, the higher is this value if(br_red < 1) br_red = 1; //don't turn off completely } if(last_CO_ppm_measurement > alarm_ppm_threshold) //if at 50 seconds of measurement cycle we are above threshold buzz_beep(); else buzz_off(); setLEDs(br_green, br_red); //set LEDs brightness } } if(phase == 1 && sec10 - high_on > 600) //60 seconds of heating ended? startMeasurementPhase(); if(phase == 0 && sec10 - low_on > 900) //90 seconds of measurement ended? { last_CO_ppm_measurement = raw_value_to_CO_ppm(sens_val); startHeatingPhase(); } float v = analogRead(A0); //reading value sens_val *= 0.999; //applying exponential averaging using formula sens_val += 0.001*v; // average = old_average*a + (1-a)*new_reading if(sec10 - last_print > 9) //print measurement result into serial 2 times per second { last_print = sec10; Serial.print(sens_val); Serial.print(" "); Serial.print(0.1 + phase*1000); Serial.print(" "); Serial.println(last_CO_ppm_measurement); } }
3. Hoạt động của mạch đọc cảm biến khí CO MQ7
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 khí ga MQ7 về giá trị Analog và Digital. Khi nhận được tín hiệu vi điều khiển xử lý và gửi giá trị nồng độ đọc được từ khí ga ra ngoài màn hình để hiển thị giá trị, và hiển thị chỉ số cảnh báo khi quá ngưỡng.
4. Cụ thể hoạt động của mạch đọc cảm biến khí CO MQ7 giao tiếp Pic16F
Chúc các bạn thành công…!!!