原创 【电子DIY设计】+真甲醛检测仪

2023-12-31 00:37 1560 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:
#include <Arduino.h>
  • #include <SensirionUartSfa3x.h>
  • #define SENSOR_SERIAL_INTERFACE Serial
  • SensirionUartSfa3x sfa3x;
  • #include <Adafruit_NeoPixel.h>
  • #ifdef __AVR__
  • #include <avr/power.h>
  • #endif
  • #define PIN 11
  • Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(60, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
  • #include "font.h"
  • int16_t hcho;
  • int16_t relativeHumidity;
  • int16_t temperature;
  • int SFA30_date=0;
  • uint16_t error;
  • int scl=A5;//定义OLEDSCL为A1引脚
  • int sda=A4;//定义OLEDSCL为A0引脚
  • int res=10;//定义OLE DRES为10引脚(IIC通信可不用设置)
  • #define OLED_SCLK_Clr() digitalWrite(scl,LOW)//SCL
  • #define OLED_SCLK_Set() digitalWrite(scl,HIGH)
  • #define OLED_SDIN_Clr() digitalWrite(sda,LOW)//SDA
  • #define OLED_SDIN_Set() digitalWrite(sda,HIGH)
  • #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。
  • #define OLED_RST_Set() digitalWrite(res,HIGH)
  • #define OLED_CMD 0 //写命令
  • #define OLED_DATA 1 //写数据
  • uint8_t OLED_GRAM[128][8];//将要显示的缓存内容
  • void setup()
  • {
  • pinMode(2, OUTPUT);pinMode(3, OUTPUT);//SFA30传感器供电引脚使能
  • digitalWrite(3, HIGH);digitalWrite(2, LOW);//SFA30传感器供电输出
  • pinMode(A3, OUTPUT);pinMode(A2, OUTPUT); //OLED供电引脚使能
  • digitalWrite(A3,LOW); digitalWrite(A2,HIGH);//OLED供电输出
  • OLED_Init();//OLED初始化
  • OLED_ColorTurn(0);//0正常显示 1反色显示
  • OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示 1翻转180度显示
  • SENSOR_SERIAL_INTERFACE.begin(115200);
  • while (!SENSOR_SERIAL_INTERFACE) {delay(100);}
  • sfa3x.begin(SENSOR_SERIAL_INTERFACE);
  • sfa3x.deviceReset();//SFA30传感器复位
  • sfa3x.startContinuousMeasurement();//SFA30传感器开始测试
  • //WS2812驱动
  • #if defined (__AVR_ATtiny85__)
  • if (F_CPU == 16000000) clock_prescale_set(clock_div_1);
  • #endif
  • // End of trinket special code
  • strip.begin();
  • strip.setBrightness(50);
  • strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'
  • //WS2812驱动
  • }
  • void loop()
  • {
  • while(1)
  • {
  • sfa3x.readMeasuredValuesOutputFormat2(hcho, relativeHumidity,temperature);//获取SFA30传感器数据
  • //OLED_Clear();
  • 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);
  • 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);
  • OLED_ShowString(0,32,"HCHO:",16);OLED_ShowNum(40,32,hcho/5,3,16);OLED_ShowString(66,32,"ppb",16);
  • OLED_ShowString(0,48,"date:",16);OLED_ShowNum(40,48,SFA30_date,3,16);
  • OLED_Refresh();
  • delay(50);SFA30_date++;
  • if(hcho<307)
  • {colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 50); }// Green
  • else if(hcho<615)
  • {colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 50); }// Green
  • else if(hcho<615)
  • {colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 50); }// Red
  • }
  • }
  • //反显函数
  • void OLED_ColorTurn(uint8_t i)
  • {
  • if(!i) OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//正常显示
  • else OLED_WR_Byte(0xA7,OLED_CMD);//反色显示
  • }
  • //屏幕旋转180度
  • void OLED_DisplayTurn(uint8_t i)
  • {
  • if(i==0)
  • {
  • OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//正常显示
  • OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);
  • }
  • else
  • {
  • OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD);//反转显示
  • OLED_WR_Byte(0xA0,OLED_CMD);
  • }
  • }
  • //起始信号
  • void I2C_Start(void)
  • {
  • OLED_SDIN_Set();
  • OLED_SCLK_Set();
  • OLED_SDIN_Clr();
  • OLED_SCLK_Clr();
  • }
  • //结束信号
  • void I2C_Stop(void)
  • {
  • OLED_SCLK_Set();
  • OLED_SDIN_Clr();
  • OLED_SDIN_Set();
  • }
  • //等待信号响应
  • void I2C_WaitAck(void) //测数据信号的电平
  • {
  • OLED_SCLK_Set();
  • OLED_SCLK_Clr();
  • }
  • //写入一个字节
  • void Send_Byte(uint8_t dat)
  • {
  • uint8_t i;
  • for(i=0;i<8;i++)
  • {
  • OLED_SCLK_Clr();//将时钟信号设置为低电平
  • if(dat&0x80)//将dat的8位从最高位依次写入
  • {
  • OLED_SDIN_Set();
  • }
  • else
  • {
  • OLED_SDIN_Clr();
  • }
  • OLED_SCLK_Set();//将时钟信号设置为高电平
  • OLED_SCLK_Clr();//将时钟信号设置为低电平
  • dat<<=1;
  • }
  • }
  • //发送一个字节
  • //向SSD1306写入一个字节。
  • //mode:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
  • void OLED_WR_Byte(uint8_t dat,uint8_t mode)
  • {
  • I2C_Start();
  • Send_Byte(0x78);
  • I2C_WaitAck();
  • if(mode){Send_Byte(0x40);}
  • else{Send_Byte(0x00);}
  • I2C_WaitAck();
  • Send_Byte(dat);
  • I2C_WaitAck();
  • I2C_Stop();
  • }
  • //更新显存到OLED
  • void OLED_Refresh(void)
  • {
  • uint8_t i,n;
  • for(i=0;i<8;i++)
  • {
  • OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD); //设置行起始地址
  • OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //设置低列起始地址
  • OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); //设置高列起始地址
  • for(n=0;n<128;n++)
  • OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);
  • }
  • }
  • //清屏函数
  • void OLED_Clear(void)
  • {
  • uint8_t i,n;
  • for(i=0;i<8;i++)
  • {
  • for(n=0;n<128;n++)
  • {
  • OLED_GRAM[n][i]=0;//清除所有数据
  • }
  • }
  • OLED_Refresh();//更新显示
  • }
  • //画点
  • //x:0~127
  • //y:0~63
  • void OLED_DrawPoint(uint8_t x,uint8_t y)
  • {
  • uint8_t i,m,n;
  • i=y/8;
  • m=y%8;
  • n=1<<m;
  • OLED_GRAM[x][i]|=n;
  • }
  • //清除一个点
  • //x:0~127
  • //y:0~63
  • void OLED_ClearPoint(uint8_t x,uint8_t y)
  • {
  • uint8_t i,m,n;
  • i=y/8;
  • m=y%8;
  • n=1<<m;
  • OLED_GRAM[x][i]=~OLED_GRAM[x][i];
  • OLED_GRAM[x][i]|=n;
  • OLED_GRAM[x][i]=~OLED_GRAM[x][i];
  • }
  • //画线
  • //x:0~128
  • //y:0~64
  • void OLED_DrawLine(uint8_t x1,uint8_t y1,uint8_t x2,uint8_t y2)
  • {
  • uint8_t i,k,k1,k2,y0;
  • if(x1==x2) //画竖线
  • {
  • for(i=0;i<(y2-y1);i++)
  • {
  • OLED_DrawPoint(x1,y1+i);
  • }
  • }
  • else if(y1==y2) //画横线
  • {
  • for(i=0;i<(x2-x1);i++)
  • {
  • OLED_DrawPoint(x1+i,y1);
  • }
  • }
  • else //画斜线
  • {
  • k1=y2-y1;
  • k2=x2-x1;
  • k=k1*10/k2;
  • for(i=0;i<(x2-x1);i++)
  • {
  • OLED_DrawPoint(x1+i,y1+i*k/10);
  • }
  • }
  • }
  • //x,y:圆心坐标
  • //r:圆的半径
  • void OLED_DrawCircle(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t r)
  • {
  • int a, b,num;
  • a = 0;
  • b = r;
  • while(2 * b * b >= r * r)
  • {
  • OLED_DrawPoint(x + a, y - b);
  • OLED_DrawPoint(x - a, y - b);
  • OLED_DrawPoint(x - a, y + b);
  • OLED_DrawPoint(x + a, y + b);
  • OLED_DrawPoint(x + b, y + a);
  • OLED_DrawPoint(x + b, y - a);
  • OLED_DrawPoint(x - b, y - a);
  • OLED_DrawPoint(x - b, y + a);
  • a++;
  • num = (a * a + b * b) - r*r;//计算画的点离圆心的距离
  • if(num > 0)
  • {
  • b--;
  • a--;
  • }
  • }
  • }
  • //在指定位置显示一个字符,包括部分字符
  • //x:0~127
  • //y:0~63
  • //size:选择字体 12/16/24
  • //取模方式 逐列式
  • void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y,const char chr,uint8_t size1)
  • {
  • uint8_t i,m,temp,size2,chr1;
  • uint8_t y0=y;
  • 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
  • chr1=chr-' '; //计算偏移后的值
  • for(i=0;i<size2;i++)
  • {
  • if(size1==12)
  • {
  • temp=pgm_read_byte(&asc2_1206[chr1][i]);
  • } //调用1206字体
  • else if(size1==16)
  • {
  • temp=pgm_read_byte(&asc2_1608[chr1][i]);
  • } //调用1608字体
  • else if(size1==24)
  • {
  • temp=pgm_read_byte(&asc2_2412[chr1][i]);
  • } //调用2412字体
  • else return;
  • for(m=0;m<8;m++) //写入数据
  • {
  • if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y);
  • else OLED_ClearPoint(x,y);
  • temp<<=1;
  • y++;
  • if((y-y0)==size1)
  • {
  • y=y0;
  • x++;
  • break;
  • }
  • }
  • }
  • }
  • //显示字符串
  • //x,y:起点坐标
  • //size1:字体大小
  • //*chr:字符串起始地址
  • void OLED_ShowString(uint8_t x,uint8_t y,const char *chr,uint8_t size1)
  • {
  • while((*chr>=' ')&&(*chr<='~'))//判断是不是非法字符!
  • {
  • OLED_ShowChar(x,y,*chr,size1);
  • x+=size1/2;
  • if(x>128-size1/2) //换行
  • {
  • x=0;
  • y+=size1;
  • }
  • chr++;
  • }
  • }
  • //m^n
  • u32 OLED_Pow(uint8_t m,uint8_t n)
  • {
  • u32 result=1;
  • while(n--)
  • {
  • result*=m;
  • }
  • return result;
  • }
  • ////显示2个数字
  • ////x,y :起点坐标
  • ////len :数字的位数
  • ////size:字体大小
  • void OLED_ShowNum(uint8_t x,uint8_t y,int num,uint8_t len,uint8_t size1)
  • {
  • uint8_t t,temp;
  • for(t=0;t<len;t++)
  • {
  • temp=(num/OLED_Pow(10,len-t-1))%10;
  • if(temp==0)
  • {
  • OLED_ShowChar(x+(size1/2)*t,y,'0',size1);
  • }
  • else
  • {
  • OLED_ShowChar(x+(size1/2)*t,y,temp+'0',size1);
  • }
  • }
  • }
  • //显示汉字
  • //x,y:起点坐标
  • //num:汉字对应的序号
  • //取模方式 列行式
  • void OLED_ShowChinese(uint8_t x,uint8_t y,const uint8_t num,uint8_t size1)
  • {
  • uint8_t i,m,n=0,temp,chr1;
  • uint8_t x0=x,y0=y;
  • uint8_t size3=size1/8;
  • while(size3--)
  • {
  • chr1=num*size1/8+n;
  • n++;
  • for(i=0;i<size1;i++)
  • {
  • if(size1==16)
  • {temp=pgm_read_byte(&Hzk1[chr1][i]);}//调用16*16字体
  • else if(size1==24)
  • {temp=pgm_read_byte(&Hzk2[chr1][i]);}//调用24*24字体
  • else if(size1==32)
  • {temp=pgm_read_byte(&Hzk3[chr1][i]);}//调用32*32字体
  • else if(size1==64)
  • {temp=pgm_read_byte(&Hzk4[chr1][i]);}//调用64*64字体
  • else return;
  • for(m=0;m<8;m++)
  • {
  • if(temp&0x01)OLED_DrawPoint(x,y);
  • else OLED_ClearPoint(x,y);
  • temp>>=1;
  • y++;
  • }
  • x++;
  • if((x-x0)==size1)
  • {x=x0;y0=y0+8;}
  • y=y0;
  • }
  • }
  • }
  • //配置写入数据的起始位置
  • void OLED_WR_BP(uint8_t x,uint8_t y)
  • {
  • OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);//设置行起始地址
  • OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);
  • OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);
  • }
  • //x0,y0:起点坐标
  • //x1,y1:终点坐标
  • //BMP[]:要写入的图片数组
  • void OLED_ShowPicture(uint8_t x0,uint8_t y0,uint8_t x1,uint8_t y1,const uint8_t BMP[])
  • {
  • int j=0;
  • uint8_t t;
  • uint8_t x,y;
  • for(y=y0;y<y1;y++)
  • {
  • OLED_WR_BP(x0,y);
  • for(x=x0;x<x1;x++)
  • {
  • t=pgm_read_byte(&BMP[j++]);
  • OLED_WR_Byte(t,OLED_DATA);
  • }
  • }
  • }
  • //OLED的初始化
  • void OLED_Init(void)
  • {
  • pinMode(scl,OUTPUT);//设置
  • pinMode(sda,OUTPUT);//设置
  • pinMode(res,OUTPUT);//设置
  • OLED_RST_Set();
  • delay(100);
  • OLED_RST_Clr();//复位
  • delay(200);
  • OLED_RST_Set();
  • OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panel
  • OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
  • OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
  • OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
  • OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control register
  • OLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD);// Set SEG Output Current Brightness
  • OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常
  • OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常
  • OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal display
  • OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
  • OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty
  • OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)
  • OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offset
  • OLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency
  • OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec
  • OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge period
  • OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
  • OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configuration
  • OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);
  • OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomh
  • OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level
  • OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
  • OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//
  • OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disable
  • OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable
  • OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)
  • OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);// Disable Inverse Display On (0xa6/a7)
  • OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);
  • OLED_Clear();
  • }
  • void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  • for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
  • strip.setPixelColor(i, c);
  • strip.show();
  • delay(wait);
  • }
  • }
  • 复制代码



    作者: Sun_kun, 来源:面包板社区

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

    版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!

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    文章评论2条评论)

    登录后参与讨论

    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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