GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32, Cảm biến bụi PM2.5 + Lcd1602 + STM

GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32 là dùng Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F được sản xuất bởi hãng SHARP, được sử dụng để nhận biết nồng độ bụi trong không khí, nguyên lý hoạt động dựa trên LED phát hồng ngoại tích hợp bên trong cảm biến bụi, khi có bụi vào thì sẽ bị khúc xạ, làm giảm đi cường độ tia hồng ngoại ==> điện áp thay đổi.  

1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến bụi GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM trong mạch cảm biến bụi GP2Y1010AU0F 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.

1.2 Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32

a. Giới thiệu Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F

Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F được sản xuất bởi hãng SHARP, được sử dụng để nhận biết nồng độ bụi trong không khí, nguyên lý hoạt động dựa trên LED phát hồng ngoại tích hợp bên trong cảm biến bụi, khi có bụi vào thì sẽ bị khúc xạ, làm giảm đi cường độ tia hồng ngoại ==> điện áp thay đổi.

b. Thông số kỹ thuật Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F

• Nguồn: 5VDC
• Dòng tiêu thụ: 10mA
• Ngõ ra: analog với tỉ lệ 0.5V ~ 0.1mg/m3
• Nhiệt độ hoạt động: -40 ~ 85 độ C

c. Các chân tín hiệu Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F

•  1. V-Vcc         : chân cấp nguồn 3.3VDC
• 2. LED-GND  : chân cấp nguồn âm 0VDC
• 3. LED            : chân kích led cho phép đọc
• 4. S-GND        : chân cấp nguồn 0V
• 5. Vo                : Chân đọc Analog
• 6. Vcc              : Chân cấp nguồn 3.3V

1.3 LCD1602 cho mạch cảm biến bụi GP2Y1010AU0F 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,

Lưu ý khi dùng Oled 1.3in Hiện trên thị trường sẽ có: +  2 loại chính là 0.96in và 1.3in +  2 mã số là SH1106 và SH1306 +  2 chuẩn truyền SPI và I2C Vì thế việc lựa chọn đúng đối tượng để lập trình mới có thể hiển thị được thông tin mong muốn.

2. Hướng dẫn đồ án cảm biến bụi GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32 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

#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
 
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
 
// Declaration for SSD1306 display connected using software SPI (default case):
#define OLED_MOSI   9
#define OLED_CLK   10
#define OLED_DC    11
#define OLED_CS    12
#define OLED_RESET 13
 
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT,
  OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);
 
int measurePin = A5;
int ledPower = 7;
  
float voMeasured = 0;
float calcVoltage = 0;
float dustDensity = 0;
  
void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPower,OUTPUT);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC);
  display.clearDisplay();
  display.display();
}
  
void loop(){
  digitalWrite(ledPower,LOW);
  delayMicroseconds(280);
 
  voMeasured = analogRead(measurePin);
 
  delayMicroseconds(40);
  digitalWrite(ledPower,HIGH);
  delayMicroseconds(9680);
 
  calcVoltage = voMeasured*(5.0/1024);
  dustDensity = 0.17*calcVoltage-0.1;
 
  if ( dustDensity < 0)
  {
    dustDensity = 0.00;
  }
  
  Serial.println("Raw Signal Value (0-1023):");
  Serial.println(voMeasured);
 
  Serial.println("Voltage:");
  Serial.println(calcVoltage);
 
  Serial.println("Dust Density:");
  Serial.println(dustDensity);
   
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(85,22);
  display.println("Dust");
  display.setCursor(85,38);
  display.println("Density");
  display.setTextSize(3);
  display.setCursor(0,13);
  display.println(dustDensity);
  display.setCursor(6,43);
  display.setTextSize(2);
  display.println("ug/m3");
  display.display();
  display.clearDisplay();
  
  delay(1000);
}

3. Hoạt động của mạch cảm biến bụi GP2Y1010AU0F

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 cảm biến bụi GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32 trả về để đọc giá trị analog, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu giá trị bụi pm2.5 ra màn hình LCD1602 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 bụi GP2Y1010AU0F giao tiếp STM32 các bạn xem video:

Chúc các bạn thành công…!!!