Đồ án, Review Đồ án

MQ9 giao tiếp STM32, Cảm biến khí dễ cháy MQ9 + Loa + STM

Posted on by Điện tử Nhật Tùng
cam-bien-khi-de-chay-mq9-giao-tiep-stm32-kich-loa-5v

MQ9 giao tiếp STM32 là dùng Cảm biến khí dễ cháy MQ-9 được dùng trong cá hệ thống phát hiện rò rỉ khí gas trong gia đình và công nghiệp.  Cảm Biến Khí MQ9 sử dụng để cảm biến khí gas trong môi trường. Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thể điều chỉnh được bằng biến trở. Cảm biến MQ9 có thể phát hiện khí CO và gas.   

Liên hệ làm Đồ án và Mạch điện tử

 

1. Linh kiện cần thiết làm mạch đọc cảm biến khí Hydro (H2) MQ8 giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM trong mạch đọc cảm biến khí dễ cháy MQ9 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. review-do-an-stm-stm32f103

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, … các ứng dụng của vi điều khiển

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.
review-do-an-stm-stm32f103-nguyen-bang

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 khí dễ cháy MQ9 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu khí dễ cháy MQ9 giao tiếp STM32

Cảm biến khí dễ cháy MQ-9 được dùng trong cá hệ thống phát hiện rò rỉ khí gas trong gia đình và công nghiệp.  Cảm Biến Khí MQ9 sử dụng để cảm biến khí gas trong môi trường. Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thể điều chỉnh được bằng biến trở. Cảm biến MQ9 có thể phát hiện khí CO và gas.

cam-bien-khi-de-chay-mq9-giao-tiep-arduino-hien-thi-lcd1602-kich-loa-1

b. Thông số kỹ thuật cảm biến khí dễ cháy MQ9

  • Chip chính: cảm biến khí LM393, MQ-8
  • Điện áp làm việc: 5 VDC
  • Có LED hiển thị trạng thái ngõ ra.
  • Đầu ra tín hiệu kép (đầu ra mức TTL và đầu ra analog)
  • Tín hiệu đầu ra TTL cho mức thấp. (đèn tín hiệu đầu ra chớp 4 lần thời gian thông thường, có thể trực tiếp nhận SCM)
  • Tín hiệu Analog 0 ~ 5 VDC, nồng độ càng cao thì điện áp càng cao.
  • Dải phát hiện từ 10 đến 1000ppm.
  • Độ nhạy cao với hydro
  • Công suất tiêu thụ: khoảng 350mW.
  • Nhiệt độ hoạt động: -10C đến 50C.
  • Kích thước module MQ8 32x22x27mm.

c. Các loại khí phát hiện của cảm biến khí dễ cháy MQ9

  • Khí Hydro (H2)
  •  i-butane
  •  Propane
  •  Methane
  •  Alcohol
  •  Smoke
  •  Khí gas
  •  Khói.

d. Nguyên lý hoạt động cảm biến khí dễ cháy MQ9 giao tiếp STM32

Khi cảm biến hoạt động nó sẽ truyền tín hiệu từ các chân DOUT và AOUT của mình về vi điều khiển. –  Tín hiệu DOUT: + Tín hiệu thấp : có khí gas, khí hóa lỏng hoặc khí than. + Tín hiệu cao : không có khí gas, khí hóa lỏng hoặc khí than.. – Tín hiệu AOUT: cho tín hiệu tương tự. Và khi có khí gas 2 đèn LED trên module sẽ phát sáng. Ứng dụng minh họa: Thiết bị cảnh báo khi có khí Gas. Chuẩn bị phần cứng – 1 Arduino Uno R3. – 1 Module khí Hydro (H2)(MQ – 8). – Phụ kiện: loa, đèn led, trở, dây kết nối…

e. Sơ đồ chân cảm biến khí dễ cháy MQ9

  •  Chân DOUT : digital output.
  • Chân AOUT : analog output.
  •  Chân GND: đất chung.
  •  Chân VCC: kết nối nguồn 2.5 V ~ 5V.

1.3 Loa 5V cho đề tài đọc cảm biến khí dễ cháy MQ9 giao tiếp STM32

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.

cam-bien-lua-flame-giao-tiep-arduino-hien-thi-lcd1602-1

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 dễ cháy MQ9 giao tiếp STM32 kích loa

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Phần cứng

cam-bien-khi-de-chay-mq9-giao-tiep-arduino-hien-thi-lcd1602-kich-loa

Phần mềm

const int LED = 2; 
const int DO = 8; 
void setup() { 
 Serial.begin(9600); 
 pinMode(LED, OUTPUT); 
 pinMode(DO, INPUT); 
} 
void loop() { 
 int alarm = 0; 
 float sensor_volt; 
 float RS_gas; 
 float ratio; 
//-Replace the name "R0" with the value of R0 in the demo of First Test -/ 
 float R0 = 0.91; 
 int sensorValue = analogRead(A0); 
 sensor_volt = ((float)sensorValue / 1024) * 5.0; 
RS_gas = (5.0 - sensor_volt) / sensor_volt; // Depend on RL on yor module 
 ratio = RS_gas / R0; // ratio = RS/R0 
//------------------------------------------------------------/ 
 Serial.print("sensor_volt = "); 
 Serial.println(sensor_volt); 
 Serial.print("RS_ratio = "); 
 Serial.println(RS_gas); 
 Serial.print("Rs/R0 = "); 
 Serial.println(ratio); 
 Serial.print("\n\n"); 
 alarm = digitalRead(DO); 
 if (alarm == 1) digitalWrite(LED, HIGH); 
 else if (alarm == 0) digitalWrite(LED, LOW); 
 delay(1000); 
}

3. Hoạt động của mạch đọc cảm biến khí dễ cháy MQ9

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 dễ cháy MQ9 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 dễ cháy MQ9 giao tiếp STM32:

Chúc các bạn thành công…!!!

Điện tử Nhật Tùng

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *