原创 【电子DIY设计】+真甲醛检测仪

2023-12-31 00:37 1311 9 6 分类: 智能硬件
项目背景:甲醛在生活也比较常见:新装修的公寓,不知名的家居,新装修的房子以及吸烟的密闭环境,你没有听错,吸烟过程有大量甲醛,甲醛严重超标。故需要DIY甲醛数显检测,检测时间短,反应快:进口甲醛传感器一致性很好,精度高,sensirion甲醛传感器SFA30,Arduino程序代码:Arduino UNO 驱动OLED实时显示甲醛传感器相关参数:甲醛浓度、温度、湿度,ws2812试试通过颜色确定当前环境中甲醛浓度等级
甲醛相关资料可参考抖音老爸评测中吸烟仓中甲醛浓度,或参考中国知网:吸烟烟雾中的甲醛、室内香烟、电子烟释放甲醛和VOCs的散发特征及健康风险分析等文章
sensirion甲醛传感器SFA30,甲醛传感器一般采用电化学原理,利用甲醛与催化剂作用产生微弱电压信号,经过运放处理后将微弱信号放大然后根据建立模型(湿度、温度补偿)得到甲醛浓度,本教程使用的是sensirion的SFA30甲醛传感器 
甲醛传感器原理:

传感器模型框架图:

项目实现:基于Arduino平台搭建甲醛传感器实时显示、指示、读取数据的检测仪,真实检查环境中的甲醛浓度,专业甲醛检测仪动辄上万元,对于普通家庭很难承担,sensirion甲醛传感器SFA30基于电化学原理,通过半透膜筛选甲醛分子,真真切切检测环境中甲醛浓度。
项目原理图:
PCB图:
3D渲染图:
实物图:
视频介绍:
代码附件:
  1. #include <Arduino.h>
  2. #include <SensirionUartSfa3x.h>
  3. #define SENSOR_SERIAL_INTERFACE Serial
  4. SensirionUartSfa3x sfa3x;
  5. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
  6. #ifdef __AVR__
  7. #include <avr/power.h>
  8. #endif
  9. #define PIN 11
  10. Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(60, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
  11. #include "font.h"
  12. int16_t hcho;
  13. int16_t relativeHumidity;
  14. int16_t temperature;
  15. int SFA30_date=0;
  16. uint16_t error;
  17. int scl=A5;//定义OLEDSCL为A1引脚
  18. int sda=A4;//定义OLEDSCL为A0引脚
  19. int res=10;//定义OLE DRES为10引脚(IIC通信可不用设置)
  20. #define OLED_SCLK_Clr() digitalWrite(scl,LOW)//SCL
  21. #define OLED_SCLK_Set() digitalWrite(scl,HIGH)
  22. #define OLED_SDIN_Clr() digitalWrite(sda,LOW)//SDA
  23. #define OLED_SDIN_Set() digitalWrite(sda,HIGH)
  24. #define OLED_RST_Clr() digitalWrite(res,LOW)//RES 注:此引脚是为了配合SPI驱动模块改成I2C驱动模块使用的(改装的话必须接),如果买的是I2C模块,请忽略此引脚。
  25. #define OLED_RST_Set() digitalWrite(res,HIGH)
  26. #define OLED_CMD 0 //写命令
  27. #define OLED_DATA 1 //写数据
  28. uint8_t OLED_GRAM[128][8];//将要显示的缓存内容
  29. void setup()
  30. {
  31. pinMode(2, OUTPUT);pinMode(3, OUTPUT);//SFA30传感器供电引脚使能
  32. digitalWrite(3, HIGH);digitalWrite(2, LOW);//SFA30传感器供电输出
  33. pinMode(A3, OUTPUT);pinMode(A2, OUTPUT); //OLED供电引脚使能
  34. digitalWrite(A3,LOW); digitalWrite(A2,HIGH);//OLED供电输出
  35. OLED_Init();//OLED初始化
  36. OLED_ColorTurn(0);//0正常显示 1反色显示
  37. OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示 1翻转180度显示
  38. SENSOR_SERIAL_INTERFACE.begin(115200);
  39. while (!SENSOR_SERIAL_INTERFACE) {delay(100);}
  40. sfa3x.begin(SENSOR_SERIAL_INTERFACE);
  41. sfa3x.deviceReset();//SFA30传感器复位
  42. sfa3x.startContinuousMeasurement();//SFA30传感器开始测试
  43. //WS2812驱动
  44. #if defined (__AVR_ATtiny85__)
  45. if (F_CPU == 16000000) clock_prescale_set(clock_div_1);
  46. #endif
  47. // End of trinket special code
  48. strip.begin();
  49. strip.setBrightness(50);
  50. strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'
  51. //WS2812驱动
  52. }
  53. void loop()
  54. {
  55. while(1)
  56. {
  57. sfa3x.readMeasuredValuesOutputFormat2(hcho, relativeHumidity,temperature);//获取SFA30传感器数据
  58. //OLED_Clear();
  59. OLED_ShowString(0,0,"T:",16);OLED_ShowNum(40,0,temperature/200,2,16); OLED_ShowString(56,0,".",16);OLED_ShowNum(64,0,temperature%200,2,16);OLED_DrawCircle(82,4,1);OLED_ShowString(86,0,"C",16);
  60. OLED_ShowString(0,16,"H:",16);OLED_ShowNum(40,16,relativeHumidity/100,2,16); OLED_ShowString(56,16,".",16);OLED_ShowNum(64,16,relativeHumidity%100,2,16); OLED_ShowString(82,16,"%",16);
  61. OLED_ShowString(0,32,"HCHO:",16);OLED_ShowNum(40,32,hcho/5,3,16);OLED_ShowString(66,32,"ppb",16);
  62. OLED_ShowString(0,48,"date:",16);OLED_ShowNum(40,48,SFA30_date,3,16);
  63. OLED_Refresh();
  64. delay(50);SFA30_date++;
  65. if(hcho<307)
  66. {colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 50); }// Green
  67. else if(hcho<615)
  68. {colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 50); }// Green
  69. else if(hcho<615)
  70. {colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 50); }// Red
  71. }
  72. }
  73. //反显函数
  74. void OLED_ColorTurn(uint8_t i)
  75. {
  76. if(!i) OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//正常显示
  77. else OLED_WR_Byte(0xA7,OLED_CMD);//反色显示
  78. }
  79. //屏幕旋转180度
  80. void OLED_DisplayTurn(uint8_t i)
  81. {
  82. if(i==0)
  83. {
  84. OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//正常显示
  85. OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);
  86. }
  87. else
  88. {
  89. OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD);//反转显示
  90. OLED_WR_Byte(0xA0,OLED_CMD);
  91. }
  92. }
  93. //起始信号
  94. void I2C_Start(void)
  95. {
  96. OLED_SDIN_Set();
  97. OLED_SCLK_Set();
  98. OLED_SDIN_Clr();
  99. OLED_SCLK_Clr();
  100. }
  101. //结束信号
  102. void I2C_Stop(void)
  103. {
  104. OLED_SCLK_Set();
  105. OLED_SDIN_Clr();
  106. OLED_SDIN_Set();
  107. }
  108. //等待信号响应
  109. void I2C_WaitAck(void) //测数据信号的电平
  110. {
  111. OLED_SCLK_Set();
  112. OLED_SCLK_Clr();
  113. }
  114. //写入一个字节
  115. void Send_Byte(uint8_t dat)
  116. {
  117. uint8_t i;
  118. for(i=0;i<8;i++)
  119. {
  120. OLED_SCLK_Clr();//将时钟信号设置为低电平
  121. if(dat&0x80)//将dat的8位从最高位依次写入
  122. {
  123. OLED_SDIN_Set();
  124. }
  125. else
  126. {
  127. OLED_SDIN_Clr();
  128. }
  129. OLED_SCLK_Set();//将时钟信号设置为高电平
  130. OLED_SCLK_Clr();//将时钟信号设置为低电平
  131. dat<<=1;
  132. }
  133. }
  134. //发送一个字节
  135. //向SSD1306写入一个字节。
  136. //mode:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
  137. void OLED_WR_Byte(uint8_t dat,uint8_t mode)
  138. {
  139. I2C_Start();
  140. Send_Byte(0x78);
  141. I2C_WaitAck();
  142. if(mode){Send_Byte(0x40);}
  143. else{Send_Byte(0x00);}
  144. I2C_WaitAck();
  145. Send_Byte(dat);
  146. I2C_WaitAck();
  147. I2C_Stop();
  148. }
  149. //更新显存到OLED
  150. void OLED_Refresh(void)
  151. {
  152. uint8_t i,n;
  153. for(i=0;i<8;i++)
  154. {
  155. OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD); //设置行起始地址
  156. OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //设置低列起始地址
  157. OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); //设置高列起始地址
  158. for(n=0;n<128;n++)
  159. OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);
  160. }
  161. }
  162. //清屏函数
  163. void OLED_Clear(void)
  164. {
  165. uint8_t i,n;
  166. for(i=0;i<8;i++)
  167. {
  168. for(n=0;n<128;n++)
  169. {
  170. OLED_GRAM[n][i]=0;//清除所有数据
  171. }
  172. }
  173. OLED_Refresh();//更新显示
  174. }
  175. //画点
  176. //x:0~127
  177. //y:0~63
  178. void OLED_DrawPoint(uint8_t x,uint8_t y)
  179. {
  180. uint8_t i,m,n;
  181. i=y/8;
  182. m=y%8;
  183. n=1<<m;
  184. OLED_GRAM[x][i]|=n;
  185. }
  186. //清除一个点
  187. //x:0~127
  188. //y:0~63
  189. void OLED_ClearPoint(uint8_t x,uint8_t y)
  190. {
  191. uint8_t i,m,n;
  192. i=y/8;
  193. m=y%8;
  194. n=1<<m;
  195. OLED_GRAM[x][i]=~OLED_GRAM[x][i];
  196. OLED_GRAM[x][i]|=n;
  197. OLED_GRAM[x][i]=~OLED_GRAM[x][i];
  198. }
  199. //画线
  200. //x:0~128
  201. //y:0~64
  202. void OLED_DrawLine(uint8_t x1,uint8_t y1,uint8_t x2,uint8_t y2)
  203. {
  204. uint8_t i,k,k1,k2,y0;
  205. if(x1==x2) //画竖线
  206. {
  207. for(i=0;i<(y2-y1);i++)
  208. {
  209. OLED_DrawPoint(x1,y1+i);
  210. }
  211. }
  212. else if(y1==y2) //画横线
  213. {
  214. for(i=0;i<(x2-x1);i++)
  215. {
  216. OLED_DrawPoint(x1+i,y1);
  217. }
  218. }
  219. else //画斜线
  220. {
  221. k1=y2-y1;
  222. k2=x2-x1;
  223. k=k1*10/k2;
  224. for(i=0;i<(x2-x1);i++)
  225. {
  226. OLED_DrawPoint(x1+i,y1+i*k/10);
  227. }
  228. }
  229. }
  230. //x,y:圆心坐标
  231. //r:圆的半径
  232. void OLED_DrawCircle(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t r)
  233. {
  234. int a, b,num;
  235. a = 0;
  236. b = r;
  237. while(2 * b * b >= r * r)
  238. {
  239. OLED_DrawPoint(x + a, y - b);
  240. OLED_DrawPoint(x - a, y - b);
  241. OLED_DrawPoint(x - a, y + b);
  242. OLED_DrawPoint(x + a, y + b);
  243. OLED_DrawPoint(x + b, y + a);
  244. OLED_DrawPoint(x + b, y - a);
  245. OLED_DrawPoint(x - b, y - a);
  246. OLED_DrawPoint(x - b, y + a);
  247. a++;
  248. num = (a * a + b * b) - r*r;//计算画的点离圆心的距离
  249. if(num > 0)
  250. {
  251. b--;
  252. a--;
  253. }
  254. }
  255. }
  256. //在指定位置显示一个字符,包括部分字符
  257. //x:0~127
  258. //y:0~63
  259. //size:选择字体 12/16/24
  260. //取模方式 逐列式
  261. void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y,const char chr,uint8_t size1)
  262. {
  263. uint8_t i,m,temp,size2,chr1;
  264. uint8_t y0=y;
  265. size2=(size1/8+((size1%8)?1:0))*(size1/2); //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数
  266. chr1=chr-' '; //计算偏移后的值
  267. for(i=0;i<size2;i++)
  268. {
  269. if(size1==12)
  270. {
  271. temp=pgm_read_byte(&asc2_1206[chr1][i]);
  272. } //调用1206字体
  273. else if(size1==16)
  274. {
  275. temp=pgm_read_byte(&asc2_1608[chr1][i]);
  276. } //调用1608字体
  277. else if(size1==24)
  278. {
  279. temp=pgm_read_byte(&asc2_2412[chr1][i]);
  280. } //调用2412字体
  281. else return;
  282. for(m=0;m<8;m++) //写入数据
  283. {
  284. if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y);
  285. else OLED_ClearPoint(x,y);
  286. temp<<=1;
  287. y++;
  288. if((y-y0)==size1)
  289. {
  290. y=y0;
  291. x++;
  292. break;
  293. }
  294. }
  295. }
  296. }
  297. //显示字符串
  298. //x,y:起点坐标
  299. //size1:字体大小
  300. //*chr:字符串起始地址
  301. void OLED_ShowString(uint8_t x,uint8_t y,const char *chr,uint8_t size1)
  302. {
  303. while((*chr>=' ')&&(*chr<='~'))//判断是不是非法字符!
  304. {
  305. OLED_ShowChar(x,y,*chr,size1);
  306. x+=size1/2;
  307. if(x>128-size1/2) //换行
  308. {
  309. x=0;
  310. y+=size1;
  311. }
  312. chr++;
  313. }
  314. }
  315. //m^n
  316. u32 OLED_Pow(uint8_t m,uint8_t n)
  317. {
  318. u32 result=1;
  319. while(n--)
  320. {
  321. result*=m;
  322. }
  323. return result;
  324. }
  325. ////显示2个数字
  326. ////x,y :起点坐标
  327. ////len :数字的位数
  328. ////size:字体大小
  329. void OLED_ShowNum(uint8_t x,uint8_t y,int num,uint8_t len,uint8_t size1)
  330. {
  331. uint8_t t,temp;
  332. for(t=0;t<len;t++)
  333. {
  334. temp=(num/OLED_Pow(10,len-t-1))%10;
  335. if(temp==0)
  336. {
  337. OLED_ShowChar(x+(size1/2)*t,y,'0',size1);
  338. }
  339. else
  340. {
  341. OLED_ShowChar(x+(size1/2)*t,y,temp+'0',size1);
  342. }
  343. }
  344. }
  345. //显示汉字
  346. //x,y:起点坐标
  347. //num:汉字对应的序号
  348. //取模方式 列行式
  349. void OLED_ShowChinese(uint8_t x,uint8_t y,const uint8_t num,uint8_t size1)
  350. {
  351. uint8_t i,m,n=0,temp,chr1;
  352. uint8_t x0=x,y0=y;
  353. uint8_t size3=size1/8;
  354. while(size3--)
  355. {
  356. chr1=num*size1/8+n;
  357. n++;
  358. for(i=0;i<size1;i++)
  359. {
  360. if(size1==16)
  361. {temp=pgm_read_byte(&Hzk1[chr1][i]);}//调用16*16字体
  362. else if(size1==24)
  363. {temp=pgm_read_byte(&Hzk2[chr1][i]);}//调用24*24字体
  364. else if(size1==32)
  365. {temp=pgm_read_byte(&Hzk3[chr1][i]);}//调用32*32字体
  366. else if(size1==64)
  367. {temp=pgm_read_byte(&Hzk4[chr1][i]);}//调用64*64字体
  368. else return;
  369. for(m=0;m<8;m++)
  370. {
  371. if(temp&0x01)OLED_DrawPoint(x,y);
  372. else OLED_ClearPoint(x,y);
  373. temp>>=1;
  374. y++;
  375. }
  376. x++;
  377. if((x-x0)==size1)
  378. {x=x0;y0=y0+8;}
  379. y=y0;
  380. }
  381. }
  382. }
  383. //配置写入数据的起始位置
  384. void OLED_WR_BP(uint8_t x,uint8_t y)
  385. {
  386. OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);//设置行起始地址
  387. OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);
  388. OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);
  389. }
  390. //x0,y0:起点坐标
  391. //x1,y1:终点坐标
  392. //BMP[]:要写入的图片数组
  393. void OLED_ShowPicture(uint8_t x0,uint8_t y0,uint8_t x1,uint8_t y1,const uint8_t BMP[])
  394. {
  395. int j=0;
  396. uint8_t t;
  397. uint8_t x,y;
  398. for(y=y0;y<y1;y++)
  399. {
  400. OLED_WR_BP(x0,y);
  401. for(x=x0;x<x1;x++)
  402. {
  403. t=pgm_read_byte(&BMP[j++]);
  404. OLED_WR_Byte(t,OLED_DATA);
  405. }
  406. }
  407. }
  408. //OLED的初始化
  409. void OLED_Init(void)
  410. {
  411. pinMode(scl,OUTPUT);//设置
  412. pinMode(sda,OUTPUT);//设置
  413. pinMode(res,OUTPUT);//设置
  414. OLED_RST_Set();
  415. delay(100);
  416. OLED_RST_Clr();//复位
  417. delay(200);
  418. OLED_RST_Set();
  419. OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panel
  420. OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
  421. OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
  422. OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
  423. OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control register
  424. OLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD);// Set SEG Output Current Brightness
  425. OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常
  426. OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常
  427. OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal display
  428. OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
  429. OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty
  430. OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)
  431. OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offset
  432. OLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency
  433. OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec
  434. OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge period
  435. OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
  436. OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configuration
  437. OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);
  438. OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomh
  439. OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level
  440. OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
  441. OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//
  442. OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disable
  443. OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable
  444. OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)
  445. OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);// Disable Inverse Display On (0xa6/a7)
  446. OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);
  447. OLED_Clear();
  448. }
  449. void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  450. for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
  451. strip.setPixelColor(i, c);
  452. strip.show();
  453. delay(wait);
  454. }
  455. }



作者: Sun_kun, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4050779.html

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文章评论2条评论)

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Sun_kun 2024-1-16 09:10

luckyzy2000: 灯有点太亮了哈。。。
亮度可以通过代码调节,后面加个外壳可进一步调节

luckyzy2000 2024-1-15 16:56

灯有点太亮了哈。。。
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