【开源】DGUS屏控制的矿用传感器检测系统

lihui163

开源一如既往，这次分享一个DGUS屏控制的矿用传感器检测系统一、原理说明

矿用氧气传感器主要由两部分组成:氧气浓度敏感元件和信号处理单元组成。

氧气浓度敏感元件采用电化学极谱隔膜式氧电极，该氧电极可以将气体中的氧气含量(%)转‘ 换为正比于被测氧气浓度的微弱电信号。

信号处理单元将氧电极输出微弱电信号选行放大后送至模数转换器，经单片机采样、处理后 送显示电路和输出电路，由数码显示被测氧气的含量（%），并由输出驱动电路输出与之相对应的频率信号或电流信号，同时，判断氧气浓度值是否超过或低于某一设定值，若超出，则发出声光 报警信号。

煤矿上的传感器主要有一氧化碳高浓度传感器、一氧化碳低浓度传感器、甲烷高浓度传感器、甲烷低浓度传感器、氧气浓度传感器

通过测量传感器的输出信号频率，再换算为浓度并在dgus屏上显示出传感器相关的数据

二、硬件说明

屏幕为7寸的DGUS屏幕

单片机为stm32f103ZET6,

232通讯

三、程序分析

其实这个项目主要用到的就是定时器和串口，定时器这块是采用的stm32的一种高级输入捕获模式即PWM输入模式

PWM输入模式是输入捕捉模式的高级应用，对于测量频率较高的输入信号的频率特别精确，当然，为了实现这个模式，也得做出一点牺牲。相比于基本输入捕捉功能的实现来说，PWM输入模式中，一路输入信号同时映射到两个引脚，而且只有第一和第二通道可以配置为这种模式，换句话说，每个通用定时器只能测量一路输入信号。

PWM模式捕获方法：利用TIM2_CH1作PWM输出，TIM3_CH2捕获上述PWM信号，并测出频率和占空比。

具体步骤：

• 为了实现PWM输入捕获，TIM3占用了2个通道。第2通道的电平变化会被第一通道和第二通道引脚检测到，其中第一通道被设置为从机模式（如何快速判别主从机模式，规则如下：如果设置的是第二通道作为PWM输入捕获，则剩余的第一通道都为从机，反之亦然）。
• 假设输入的PWM从低电平开始跳变，在第一个上升沿到来时，1,2通道同时检测到上升沿。而从机设置为复位模式，所以将TIM3的计数值复位至0，此时不会产生一个中断请求。
• 下一个到来的电平是下降沿，此时通道1发生捕获事件，将计数值存入通道1的CCR1里。
• 然后是第二个上升沿到来后，此时通道2发生捕获事件，将此时的计数值存入通道2的CCR2里。复位模式此时又将TIM3计数值复位至0，等待第二个下降沿到来。
• 一次捕获过程完成，则PWM的频率f=72M/CCR2;占空比：duty=(CCR1/CCR2) X100%
  

看怎么配置

1. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
2. void TIM3_Configuration(void)//TIM2初始化函数
   
3. {
   
4.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
   
5.     TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
   
6.     TIM_DeInit(TIM3);
   
7.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xffff;         
   
8.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 9;      
   
9.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;   
   
10.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
11.     TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
    
12.    
    
13.    
    
14.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;              //通道选择
    
15.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;   //上升沿触发
    
16.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//管脚与寄存器对应关系
    
17.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  
    
18.     //输入预分频。意思是控制在多少个输入周期做一次捕获，如果   
    
19.     //输入的信号频率没有变，测得的周期也不会变。比如选择4分频，则每四个输入周   
    
20.     //期才做一次捕获，这样在输入信号变化不频繁的情况下，可以减少软件被不断中断的次数。
    
21.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;      //滤波设置，经历几个周期跳变认定波形稳定0x0～0xF
    
22.     TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
    
23.    
    
24.     //TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);  //根据参数配置TIM外设信息
    
25.     TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI2FP2); //选择IC2为始终触发源
    
26.     TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//TIM从模式：触发信号的上升沿重新初始化计数器和触发寄存器的更新事件
    
27.     TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable); //启动定时器的被动触发
    
28.     TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                                 //启动TIM2         
    
29.     TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, ENABLE);     //打开中断使能CC1中断请求
    
30. }

复制代码

定时器中断函数

1. void TIM3_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC2) == SET)   
   
4.     {        
   
5.             pinlv = TIM_GetCapture2(TIM3);
   
6.            caiji = 720000000/pinlv;
   
7.            //caiji=30000;        
   
8.           TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2);  //清楚TIM的中断待处理位
   
9.     }     
   
10. 
    
11. 
    
12. }

复制代码

这样就可以直接计算传感器数据的频率

guoqiaoyan

坐等楼主分享。

lihui163

guoqiaoyan 发表于 2021-8-20 19:18
坐等楼主分享。

多交流，多分享

lihui163

这是迪文主界面
串口接收中断函数

1. void USART1_IRQHandler(void)
   
2. {        
   
3.   
   
4.   if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
   
5.   {        
   
6.      RecDateBuffer[RecLen]=USART_ReceiveData(USART1);
   
7.      RecLen++;  
   
8.      
   
9.      
   
10.      if(RecLen==RecBufferLen)
    
11.           {
    
12.              RecDate=RecDateBuffer[3];
    
13.              RecLen=0;
    
14.            if(RecDate==0x0004)//氧气
    
15.               {
    
16.                 flag0=5;         
    
17.               }
    
18.            else if(RecDate==0x0003)//一氧化碳低浓度
    
19.               {
    
20.                 flag0=4;         
    
21.               }
    
22.            else if(RecDate==0x0002)//一氧化碳高浓度
    
23.               {
    
24.                 flag0=3;           
    
25.               }
    
26.            else if(RecDate==0x0001)//甲烷低浓度
    
27.               {
    
28.                 flag0=2;         
    
29.               }
    
30.            else if(RecDate==0x0000)//甲烷高浓度
    
31.               {
    
32.                 flag0=1;      
    
33.               }
    
34.             else if(RecDate==0x0015)
    
35.               {
    
36.                GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_3);           
    
37.               }
    
38.            else if(RecDate==0x0014)
    
39.               {
    
40.                 GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_3);
    
41.               }
    
42.            else
    
43.            {
    
44.              flag0=0;
    
45. //          RecDate=0xff;
    
46.            }
    
47.          
    
48.       }
    
49.   }
    
50.   USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);
    
51. }
    

复制代码

每个图标对应一个变量地址频率和浓度上传

1.       quzhi=caiji;//测量频率
   
2.          nongdu=(quzhi/100)/8-25;
   
3.   //===============================================================================      
   
4.       /*波形频率*/
   
5.       uint8_t TxBuffer1[] = {
   
6.                               0xAA,
   
7.                               0x55,                     //字体
   
8.                               0x02,0x20,                //X轴坐标
   
9.                               0x00,0xF0,                //Y轴坐标
   
10.                               (0x30+(quzhi/10000)),
    
11.                               (0x30+(quzhi/1000%10)),
    
12.                               (0x30+(quzhi/100%10)),
    
13.                                0x2E,                     //小数点
    
14.                               (0x30 + (quzhi/10%10)),
    
15.                               (0x30 + (quzhi%10)),
    
16.                               72,
    
17.                               90,
    
18.                               0xCC,0x33,0xC3,0x3C
    
19.                             };
    
20. /*波形频率*/
    
21.       uint8_t TxBuffer11[] = {
    
22.                               0xAA,
    
23.                               0x55,                     //字体
    
24.                               0x02,0x20,                //X轴坐标
    
25.                               0x00,0xF0,                //Y轴坐标
    
26.                               (0x30),
    
27.                               (0x30),
    
28.                               (0x30),
    
29.                                0x2E,                     //小数点
    
30.                               (0x30 ),
    
31.                               (0x30),
    
32.                               72,
    
33.                               90,
    
34.                               0xCC,0x33,0xC3,0x3C
    
35.                             };
    
36.       
    
37.          
    
38.    
    
39. //=========================甲烷高=========================================      
    
40.       /*波形频率串口发送*/
    
41. if(flag0==1){  
    
42.   
    
43.   /*气体浓度*/
    
44.         uint8_t TxBuffer2[] = {
    
45.                               0xAA,
    
46.                               0x55,                     //字体
    
47.                               0x02,0x30,                //X轴坐标
    
48.                               0x01,0x30,                //Y轴坐标
    
49.                               (0x30+(nongdu/100)),
    
50.                               (0x30+(nongdu/10%10)),
    
51.                               (0x30+(nongdu%10)),
    
52.                               37,
    
53.                                0xCC,0x33,0xC3,0x3C
    
54.                             };              
    
55.             /*气体浓度*/
    
56.         uint8_t TxBuffer22[] = {
    
57.                               0xAA,
    
58.                               0x55,                     //字体
    
59.                               0x02,0x30,                //X轴坐标
    
60.                               0x01,0x30,                //Y轴坐标
    
61.                               (0x30),
    
62.                               (0x30),
    
63.                               (0x30),
    
64.                                37,
    
65.                                0xCC,0x33,0xC3,0x3C
    
66.                             };     
    
67.   
    
68.   
    
69.         if(quzhi >= 100000  || quzhi <=20000)
    
70.       {
    
71.         for(j=0;j<=13;j++)
    
72.         {
    
73.         
    
74.          USART_SendData(USART1,TxBuffer22[j]);
    
75.          while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);  
    
76.         }        
    
77.         j=0;
    
78.         
    
79.         
    
80.        for(i=0;i<=17;i++)
    
81.         {
    
82.         
    
83.          USART_SendData(USART1,TxBuffer11[i]);
    
84.          
    
85.       
    
86.          while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);  
    
87.         }        
    
88.         i=0;
    
89.       }
    
90.       
    
91.       else
    
92.       {
    
93.       
    
94.         for(i=0;i<=17;i++)
    
95.         {
    
96.         
    
97.          USART_SendData(USART1,TxBuffer1[i]);
    
98.          while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);  
    
99.         }        
    
100.         i=0;
     
101.   
     
102.       
     
103.         
     
104.         /*气体浓度串口发送*/
     
105.      
     
106.        for(j=0;j<=13;j++)
     
107.         {
     
108.         
     
109.          USART_SendData(USART1,TxBuffer2[j]);
     
110.          while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);  
     
111.         }        
     
112.         j=0;
     
113.       
     
114.         
     
115.       }
     
116.         
     
117. }  

复制代码

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