基于STM32的甲醛检测

一、制作目标

以正点原子的miniSTM32F103RCT6开发板为主控，使用甲醛传感器检测环境空气中的甲醛含量（以mg/m^3为单位）、C02含量（以ppm为单位）和总有机挥发物含量TVOC（以mg/m^3为单位）在OLED显示。

二、实物结果

三、元件清单

1、正点原子miniSTM32F103RCT6开发板

2、OLED屏

3、甲醛传感器（三合一VOC/CO2/甲醛气体传感器空气质量监测模块气敏检测模组）

https://item.taobao.com/item.htm?id=756709656786&pisk=grQLOnNOrR2hGd7ps6riqr1NfWPMvlfF_95jrLvnVOBOeshhx3vkVUBVH3guYexJyO9G-pfHRQt5EtsHdMvoyaBNp20kRT4JFsSaapAh-bd5f93lx6vhXbLFSM0kKJ8RNtY8n-40o65euUw0n3Kbdh8XMvgIE3g6fUARj6inG65ezLGiFoj1TbK6vFzBNLN95QdkNUtIPdi6QQmBFT9BfAOvgUT5F3M6fBAqPXTWOdN9GInSdUiIfVOvgYi5FUN95BJ6FUtCF1G7ukpuIKuR0j_AkZern43RWBKpe4vtylFkTHdh9dej1NU2vK1BB4wcj0Wyed7bIlCNEM6H_TUYBEsVBaKXyyH29G1v5pYbRVTh86sXVZwrV6TepF_CDbg56epBXwKEpRpf81_25h4bM1_NK67OZbaWstv1TwT8lS8pRpT9_a2ZRLI1VwxezvwJUNC1RgIynZbvORMc5snQ65nr4HOZBakipsJIIIR9n5Vi40-OpCp065nr4HOw6KVN30oyX9C..&spm=tbpc.boughtlist.suborder_itemtitle.1.67b12e8d0IqUS6

四、甲醛传感器技术参数

五、硬件接线

如图，OLED屏的SDA和SCL分别接PB7、PB6，甲醛传感器的+5引脚接开发板的5V、G引脚接GND、A引脚接单片机的PA9、B引脚接单片机的PA10。

六、工程建立过程

1、cubeMX配置

（1）系统和时钟配置

（2）OLED屏的硬件IIC通信配置

（3）串口及DMA配置

2、程序代码片段

（1）main函数中

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	
	OLED_Init();
	OLED_Clear();
//	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,rec_buf,9);//接收数据
	
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);    /* 开启串口空闲中断 */
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t*)Uart1_RxBuff, UART_RX1_BUFFSIZE);   /* 开启DMA传输 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		
		if (Uart1Flag)
		{
			Uart1Flag = 0;
			TVOC=(Uart1_Data[2]*256+Uart1_Data[3])*0.001;
			CH2O=(Uart1_Data[4]*256+Uart1_Data[5])*0.001;
			CO2=(Uart1_Data[6]*256+Uart1_Data[7]);		
		}
	

		
		OLED_ShowCHinese(16, 0, 0);
    OLED_ShowCHinese(32, 0, 1);
    OLED_ShowCHinese(48, 0, 2);
		OLED_ShowCHinese(64, 0, 3);
		OLED_ShowCHinese(80, 0, 4);
		OLED_ShowCHinese(96, 0, 5);//甲醛检测系统
//		OLED_ShowString(8, 1, "CH2O Detect", 12);//OLED屏第一行显示烟雾检测字符串
		OLED_ShowString(0, 3, "CO2:    ppm", 12);//OLED屏第三行显示MQ2的ADC_Value采样值字符串
	  OLED_ShowNum(32, 3, CO2, 4, 12); //OLED屏第三行显示ADC采集值
		
		
		OLED_ShowString(0, 4, "TVOC:", 12);//OLED屏第四行显示MQ2的ADC_Volt采样电压字符串
		TVOC100=TVOC*100;//将采样电压扩大100倍		
		sprintf((char*)str_buff, "%d.%d%dmg/m^3",  TVOC100/100, (TVOC100%100/10),  TVOC100%10);//格式化输出扩大100倍的采样电压
    OLED_ShowString(40, 4,(uint8_t *)str_buff,12);//OLED屏第四行显示采集的电压值
	
		
		CH2O1000=CH2O*1000;  //将烟雾含量值扩大100倍		
		
		OLED_ShowString(0, 5, "CH2O:", 12);//OLED屏第五行显示烟雾字符串
	  sprintf((char*)str_buff, "%d.%d%d%dmg/m^3",  (CH2O1000/1000),(CH2O1000%1000/100),(CH2O1000%100/10),(CH2O1000%10));//格式化输出扩大100倍的烟雾浓度
    OLED_ShowString(40, 5,(uint8_t *)str_buff,12);//OLED屏第五行显示显示烟雾ppm浓度值


		HAL_Delay(500);//每隔500ms刷新一次数据显示
		

  }
  /* USER CODE END 3 */
}

（2）OLED.C（使用单片机的硬件IIC通信）

#include "oled.h"
#include "oledfont.h"

//OLED的显存
//存放格式如下.
//[0]0 1 2 3 ... 127	
//[1]0 1 2 3 ... 127	
//[2]0 1 2 3 ... 127	
//[3]0 1 2 3 ... 127	
//[4]0 1 2 3 ... 127	
//[5]0 1 2 3 ... 127	
//[6]0 1 2 3 ... 127	
//[7]0 1 2 3 ... 127 			   

/**
 * @brief	OLED写入命令
 * @param cmd - 待写入命令
 * @note	移植时，请使用自己的底层API实现 
*/
static void OLED_Write_Cmd(uint8_t cmd)
{
	uint8_t buf[2];
	buf[0] = 0x00;	//control byte
	buf[1] = cmd;
	
	//使用HAL库的API实现
	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, buf, 2, 0xFFFF);
}
/**
 * @brief	OLED写入数据
 * @param cmd - 待写入数据
 * @note	移植时，请使用自己的底层API实现 
*/
static void OLED_Write_Dat(uint8_t dat)
{
	uint8_t buf[2];
	buf[0] = 0x40; //control byte
	buf[1] = dat;
	
	//使用HAL库的API实现
	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, buf, 2, 0xFFFF);
}

/**
 * @brief	OLED设置显示位置
 * @param x - X方向位置
 * @param y - Y方向位置
*/
void OLED_Set_Pos(uint8_t x, uint8_t y)
{ 	
	OLED_Write_Cmd(0xb0+y);
	OLED_Write_Cmd(((x&0xf0)>>4)|0x10);
	OLED_Write_Cmd((x&0x0f)|0x01);
}   	  
/**
 * @brief	OLED开启显示
*/ 
void OLED_Display_On(void)
{
	OLED_Write_Cmd(0X8D);  //SET DCDC命令
	OLED_Write_Cmd(0X14);  //DCDC ON
	OLED_Write_Cmd(0XAF);  //DISPLAY ON
}
/**
 * @brief	OLED关闭显示
*/   
void OLED_Display_Off(void)
{
	OLED_Write_Cmd(0X8D);  //SET DCDC命令
	OLED_Write_Cmd(0X10);  //DCDC OFF
	OLED_Write_Cmd(0XAE);  //DISPLAY OFF
}		   			 
/**
 * @brief	OLED清屏函数（清屏之后屏幕全为黑色）
*/ 
void OLED_Clear(void)
{  
	uint8_t i,n;		    
	for(i=0;i<8;i++)  
	{  
		OLED_Write_Cmd(0xb0+i);    //设置页地址（0~7）
		OLED_Write_Cmd(0x00);      //设置显示位置—列低地址
		OLED_Write_Cmd(0x10);      //设置显示位置—列高地址   
		for(n=0;n<128;n++)
		{
			OLED_Write_Dat(0);
		}			
	}
}
/**
 * @brief	OLED显示全开（所有像素点全亮）
*/
void OLED_On(void)
{  
	uint8_t i,n;
	for(i=0;i<8;i++)
	{  
		OLED_Write_Cmd(0xb0+i);    //设置页地址（0~7）
		OLED_Write_Cmd(0x00);      //设置显示位置—列低地址
		OLED_Write_Cmd(0x10);      //设置显示位置—列高地址   
		for(n=0;n<128;n++)
		{
			OLED_Write_Dat(1);
		}			
	}
}
/**
 * @brief	在指定位置显示一个ASCII字符
 * @param x - 0 - 127
 * @param y - 0 - 7
 * @param chr  - 待显示的ASCII字符
 * @param size - ASCII字符大小
 * 				字符大小有12(6*8)/16(8*16)两种大小
*/
void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t chr,uint8_t size)
{   
	uint8_t c=0,i=0;
	
	c = chr-' ';	
	if(x > 128-1)
	{
		x=0;
		y++;
	}
	
	if(size ==16)
	{
		OLED_Set_Pos(x,y);	
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			OLED_Write_Dat(F8X16[c*16+i]);
		}
		OLED_Set_Pos(x,y+1);
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			OLED_Write_Dat(F8X16[c*16+i+8]);
		}
	}
	else
	{	
		OLED_Set_Pos(x,y);
		for(i=0;i<6;i++)
		{
			OLED_Write_Dat(F6x8[c][i]);
		}
	}
}
/**
 * @brief	OLED 专用pow函数
 * @param m - 底数
 * @param n - 指数
*/
static uint32_t oled_pow(uint8_t m,uint8_t n)
{
	uint32_t result=1;	 
	while(n--)result*=m;    
	return result;
}	
/**
 * @brief	在指定位置显示一个整数
 * @param x - 0 - 127
 * @param y - 0 - 7
 * @param num - 待显示的整数(0-4294967295)
 * @param	len - 数字的位数 
 * @param size - ASCII字符大小
 * 				字符大小有12(6*8)/16(8*16)两种大小
*/
void OLED_ShowNum(uint8_t x,uint8_t y,uint32_t num,uint8_t len,uint8_t size)
{         	
	uint8_t t,temp;
	uint8_t enshow=0;						   
	for(t=0;t<len;t++)
	{
		temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;
		if(enshow==0&&t<(len-1))
		{
			if(temp==0)
			{
				OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ',size);
				continue;
			}else enshow=1; 
		 	 
		}
	 	OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0',size); 
	}
} 
/**
 * @brief	在指定位置显示一个字符串
 * @param x - 0 - 127
 * @param y - 0 - 7
 * @param chr - 待显示的字符串指针
 * @param size - ASCII字符大小
 * 				字符大小有12(6*8)/16(8*16)两种大小
*/
void OLED_ShowString(uint8_t x,uint8_t y,char *chr,uint8_t size)
{
	uint8_t j=0;
	while (chr[j]!='\0')
	{		OLED_ShowChar(x,y,chr[j],size);
			x+=8;
			if(x>120){x=0;y+=2;}
			j++;
	}
}
/**
 * @brief	在指定位置显示一个汉字
 * @param x  - 0 - 127
 * @param y  - 0 - 7
 * @param no - 汉字在中文字库数组中的索引（下标）
 * @note	中文字库在oledfont.h文件中的Hzk数组中，需要提前使用软件对汉字取模
*/
void OLED_ShowCHinese(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t no)
{      			    
	uint8_t t,adder=0;
	OLED_Set_Pos(x,y);	
    for(t=0;t<16;t++)
		{
				OLED_Write_Dat(Hzk[2*no][t]);
				adder+=1;
     }	
		OLED_Set_Pos(x,y+1);	
    for(t=0;t<16;t++)
			{	
				OLED_Write_Dat(Hzk[2*no+1][t]);
				adder+=1;
      }					
}
/**
 * @brief	在指定位置显示一幅图片
 * @param x1,x2  - 0 - 127
 * @param y1,y2  - 0 - 7(8表示全屏显示)
 * @param BMP - 图片数组地址
 * @note	图像数组BMP存放在bmp.h文件中
*/
void OLED_DrawBMP(uint8_t x0, uint8_t y0,uint8_t x1, uint8_t y1,uint8_t BMP[])
{ 	
 uint16_t j=0;
 uint8_t x,y;
  
  if(y1%8==0)
	{
		y=y1/8;
	}		
  else
	{
		y=y1/8+1;
	}
	for(y=y0;y<y1;y++)
	{
		OLED_Set_Pos(x0,y);
    for(x=x0;x<x1;x++)
	  {      
	    	OLED_Write_Dat(BMP[j++]);	    	
	  }
	}
} 

/**
 * @brief	OLED初始化
*/			    
void OLED_Init(void)
{ 	

	HAL_Delay(500);

	OLED_Write_Cmd(0xAE);//--display off
	OLED_Write_Cmd(0x00);//---set low column address
	OLED_Write_Cmd(0x10);//---set high column address
	OLED_Write_Cmd(0x40);//--set start line address  
	OLED_Write_Cmd(0x81); // contract control
	OLED_Write_Cmd(0xFF);//--128   
	OLED_Write_Cmd(0xA1);//set segment remap 
	OLED_Write_Cmd(0xC8);//Com scan direction
	OLED_Write_Cmd(0xA6);//--normal / reverse
	OLED_Write_Cmd(0xA8);//--set multiplex ratio(1 to 64)
	OLED_Write_Cmd(0x3F);//--1/32 duty
	OLED_Write_Cmd(0xD3);//-set display offset
	OLED_Write_Cmd(0x00);//
	OLED_Write_Cmd(0xD5);//set osc division
	OLED_Write_Cmd(0x80);
	OLED_Write_Cmd(0xD9);//Set Pre-Charge Period
	OLED_Write_Cmd(0xF1);//
	OLED_Write_Cmd(0xDA);//set com pin configuartion
	OLED_Write_Cmd(0x12);//
	OLED_Write_Cmd(0xDB);//set Vcomh
	OLED_Write_Cmd(0x40);//
	OLED_Write_Cmd(0x20);
	OLED_Write_Cmd(0x02);
	OLED_Write_Cmd(0x8D);//set charge pump enable
	OLED_Write_Cmd(0x14);//
	OLED_Write_Cmd(0xA4);
	OLED_Write_Cmd(0xA6);
	OLED_Write_Cmd(0xAF);//--turn on oled panel
	
	OLED_Clear();
	OLED_Set_Pos(0,0);
}

（3）串口空闲中断+DMA读取甲醛传感器的数据

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
	  if (RESET != __HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_IDLE)) // 判断是否是空闲中断
    {
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);                                     // 清除空闲中断标志
        HAL_UART_DMAStop(&huart1);                                              // 停止本次DMA传输
        uartCnt = UART_RX1_BUFFSIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx); // 计算接收到的数据长度
        memcpy(Uart1_Data, Uart1_RxBuff, uartCnt);
        Uart1Flag = 1;
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)Uart1_RxBuff, UART_RX1_BUFFSIZE); // 重启开始DMA传输
    }

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

七、程序源码工程下载链接

https://download.csdn.net/download/jacklood/90804813