内容介绍
项目介绍:
本次设计一款环境检测传感器,用于检测环境中的温度湿度、CO2、NH3。
1、具备485接口,可以对外输出环境信息,作为主机使用
2、具备0.96寸OLED显示屏,将传感器数值显示在屏幕上
3、具备IAP功能,做到不拆机程序升级
4、可对外输出5V隔离电源
项目具备基础
1、自主编写的基于STM32F103的嵌入式软件平台
2、自主编写的串口调试上位机(凌霄串口助手),具备常用的调试功能,调试按钮发送不同命令,支持各种校验计算校验和、CRC16等
3、IAP升级底层代码以及上位机已经投入实际工程项目中使用
主要芯片介绍
1、ADM2483
项目中所采用的485隔离转换芯片
制造商 Analog Devices Inc.
- 成电气数据隔离的RS-485收发器
- 符合ANSI TIA/EIA RS-485-A和ISO 8482:1987(E)标准
- 数据速率:500 kbps
- 限摆率驱动器输出
- 低功耗工作:2.5 mA最大值
- 适用的工作电压(VDD1):5 V或3 V
- 高共模瞬变抗扰度: >25 kV/μs
- 真故障保护接收器输入
- 无震颤上电/关断保护
- 总线支持256个节点
- 热关断保护
- 工作温度范围:-40°C至+85°C
2、MAX17624
项目中所使用的LDO芯片
制造商 美信
Easy to Use
• 2.9V to 5.5V Input
• Adjustable 0.8V to 3.3V Output
• ±1% Feedback Accuracy
• Up to 1A Output Current
• Fixed 2MHz or 4MHz Operation
• 100% Duty-Cycle Operation
• Internally Compensated
• All Ceramic Capacitors
● High Efficiency
• Selectable PWM- or PFM-Mode of Operation
• Shutdown Current as Low as 0.1μA (typ)
● Flexible Design
• Internal Soft-Start and Prebias Startup
• Open-Drain Power Good Output (PGOOD Pin)
● Robust Operation
• Overtemperature Protection
• Overcurrent Protection
• -40°C to +125°C Ambient Operating
Temperature/ -40°C to +150°C Junction
Temperature
注: 实际使用为MAX17624,由于封装一样,原理图没有修改。
3、MAX17662
项目中所使用的DCDC芯片,封装尺寸小,高输出功率
制造商 美信
Reduces External Components and Total Cost
• No Schottky—Synchronous Operation
• Internal Compensation Components
• All-Ceramic Capacitors, Compact Layout
● Reduces Number of DC-DC Regulators to Stock
• Wide 3.5V to 36V Input
• Adjustable Output Voltage Range from 0.6V up to
90% of VIN
• Delivers Up to 2A Over the Temperature Range
• 400kHz to 2.2MHz Adjustable Frequency
• Available in a 16-pin, 3mm x 3mm TQFN Package
● Reduces Power Dissipation
• Peak Efficiency of 95%
• DCM Mode Enable Enhanced Light-Load Efficiency
• Wide 2.4V to 12V Bootstrap Bias Input (EXTVCC)
for Improved Efficiency
• 6.5μA Shutdown Current
● Operates Reliably in Adverse Industrial Environments
• Hiccup-Mode Overload Protection
• Adjustable and Monotonic Startup with Prebiased
Output Voltage
• Built-in Output-Voltage Monitoring with RESET
• Programmable EN/UVLO Threshold
• Overtemperature Protection
• High Industrial -40°C to +125°C Ambient Operating
Temperature Range/-40°C to +150°C Junction
Temperature Range
项目整体方案
硬件原理设计
DCDC电路
LDO加隔离电源
485转换电路
MCU电路
焊接调试过程
空PCB板检查
电源部分焊接
上夹具
检查各部分是否短路
通电测试
继续焊接485转换电路
焊接MCU部分
焊接OLED屏幕
焊接氨气传感器
焊接二氧化碳传感器及温湿度传感器
洗板水清洗电路板
成品展示
烧写程序并进行测试
485电路测试以及IAP升级功能测试
最终成品展示
嵌入式软件设计说明
本设计采用freertos,共分为三个任务。
- 二氧化碳解析处理任务
- OLED显示处理任务
- 485通信解析任务
通过两个软件定时器周期性采集氨气传感器以及温湿度传感器的值
至此,本项目的设计已经全部完工
项目后续延申,面向产品
1、考虑将传感器全部移除,降低成本。通过AD采集不同的模拟量来模拟环境传感器,打造一款485总线变送器学习装置(面向学生)
2、总线协议采用标准的Modbus协议,将传感器更换为精度更高的,打造一款面向养殖业、工厂等场合的环境变送器。(优势在于多传感器合一,成本优势很大,体积小巧,自由度高)。