基于CW32F030小蓝板的简易二氧化碳+温湿度检测仪

只看该作者 · 2023-8-30 15:52

本帖最后由 yuyy1989 于 2023-8-30 15:56 编辑

#申请原创# @21小跑堂

功能描述
读取环境中的二氧化碳浓度和温湿度并显示，按键长按控制开关机单击刷新数据，开关机时通过无源蜂鸣器播放音乐
需要用到的硬件：
CW32F030小蓝板：作为主控
LCD12864：显示二氧化碳浓度和温湿度，spi通讯
DHTC12：温湿度传感器，I2C通讯
S8-0053：二氧化碳传感器，串口通讯
无源蜂鸣器：用于播放启动音乐盒按键声音
杜邦线若干
开发环境搭建：
CW32的开发环境搭建方法请参考https://yuyy1989.github.io/CW32FAQ或者社区QQ群中的CW32开发常见问题一览20230624.pdf
IO分配：
按键：PB2，使用小篮板上的现有按键，长按开机关机，点击强制刷新数据
LCD12864：sck PA05 mosi PA07 cs PA04 rst PA03 a0 PA02
DHTC12：scl PB10 sda PB11
S8-0053：tx PA09 rx PA10
蜂鸣器：PB09
按键及定时器功能
按键保持按下超过2秒识别为长按，触发长按后切换开关机状态，按下时间不足1秒识别为单击，触发单击后强制刷新二氧化碳和温湿度数据，使用定时器查询按键IO状态来实现长按和单击的判断

按键IO初始化为输入，不开中断，小篮板上的下拉电阻是没有焊的这里开启内部下拉

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uint8_t poweron = 1;

uint16_t refresh_count = 0;

uint8_t keysoundcount = 0;

uint16_t key_downcount = 0;

void key_init()

{

    GPIO_InitTypeDef gpiodef;

    gpiodef.Pins = GPIO_PIN_2;

    gpiodef.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLDOWN;

    gpiodef.IT = GPIO_IT_NONE;

    GPIO_Init(CW_GPIOB,&gpiodef);

}

定时器初始化，开启溢出中断，实现一个1ms的定时器

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void gtimer1_init()

{

    GTIM_InitTypeDef GTIM_InitStruct = {0};

    __RCC_GTIM1_CLK_ENABLE();

    GTIM_InitStruct.Mode = GTIM_MODE_TIME;

    GTIM_InitStruct.Prescaler = GTIM_PRESCALER_DIV64;

    GTIM_InitStruct.ReloadValue = 1000-1;

    GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM1, >IM_InitStruct);

    GTIM_ITConfig(CW_GTIM1, GTIM_IT_OV, ENABLE);

    NVIC_EnableIRQ(GTIM1_IRQn);

    GTIM_Cmd(CW_GTIM1, ENABLE);

}

在定时器中断中实现按键检测、定时刷新数据和串口空闲判断等功能，默认每5秒刷新一次二氧化碳和温湿度数据，检测到单击动作后立即刷新

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void poweronoff()

{

    if(poweron == 0)

    {

        poweron = 1;

    }

    else

    {

        poweron = 3;

    }

}

void GTIM1_IRQHandler(void)

{

    if (GTIM_GetITStatus(CW_GTIM1, GTIM_IT_OV))

    {

        GTIM_ClearITPendingBit(CW_GTIM1, GTIM_IT_OV);

        if(uart_rxtime_count > 0)

        {

            uart_rxtime_count -= 1;

            if(uart_rxtime_count == 0)

                show_co2();

        }

        if(keysoundcount > 0)

        {

            keysoundcount -= 1;

            if(keysoundcount == 0)

            {

                yuyy_keybeep(0);

            }

        }

        if(refresh_count > 0)

            refresh_count -= 1;

        else

        {

            refresh_data();

            refresh_count = 4999;

        }

        if(GPIO_ReadPin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_2)==GPIO_Pin_SET)

        {

            if(key_downcount < 0xFFFF)

                key_downcount += 1;

            if(key_downcount == 2000)

            {

                poweronoff();

            }

        }

        else

        {

            if(poweron == 2 && key_downcount > 10 && key_downcount < 1000)

            {

                refresh_count = 0;

                yuyy_keybeep(1);

                keysoundcount = 100;

            }

            key_downcount = 0;

        }

    }

}

LCD12864初始化
LCD12864使用SPI进行通讯，5个IO都是输出模式

cs rst a0使用软件控制，sck mosi复用为SPI，这里只有mcu到lcd的单向通讯所以SPI配制成只发送模式就行了

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YUYY_HS12864G18B_DEV_t hs12864_dev;

void hs12864g18b_init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef gpiodef;

    hs12864_dev.cs.gpio = CW_GPIOA;

    hs12864_dev.cs.pin = GPIO_PIN_4;

    hs12864_dev.rst.gpio = CW_GPIOA;

    hs12864_dev.rst.pin = GPIO_PIN_3;

    hs12864_dev.a0.gpio = CW_GPIOA;

    hs12864_dev.a0.pin = GPIO_PIN_2;

    hs12864_dev.sck.gpio = CW_GPIOA;

    hs12864_dev.sck.pin = GPIO_PIN_5;

    hs12864_dev.mo.gpio = CW_GPIOA;

    hs12864_dev.mo.pin = GPIO_PIN_7;

    

    RCC_AHBPeriphClk_Enable(RCC_AHB_PERIPH_GPIOA, ENABLE);

    gpiodef.Pins = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_2;

    gpiodef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    gpiodef.IT = GPIO_IT_NONE;

    gpiodef.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;

    GPIO_Init(CW_GPIOA,&gpiodef);

    

    RCC_APBPeriphClk_Enable2(RCC_APB2_PERIPH_SPI1, ENABLE);

    PA05_AFx_SPI1SCK();

    PA07_AFx_SPI1MOSI();

    SPI_InitTypeDef spidef;

    spidef.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_TxOnly;

    spidef.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;

    spidef.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;

    spidef.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;

    spidef.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;

    spidef.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;

    spidef.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;

    spidef.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;

    spidef.SPI_Speed = SPI_Speed_High;

    SPI_Init(CW_SPI1,&spidef);

    SPI_Cmd(CW_SPI1, ENABLE);

    

    hs12864_dev.spix = CW_SPI1;

    yuyy_hs12864g18b_init(&hs12864_dev);

    yuyy_hs12864g18b_clear_screen(&hs12864_dev);

}

DHTC12初始化
DHTC12使用I2C通讯，DHTC12最高支持100K的通讯速率，注意SCL和SDA要接上拉电阻

根据当先系统时钟调整I2C速率，CW32的硬件I2C通讯代码可以参考这篇https://bbs.21ic.com/icview-3306992-1-1.html

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YUYY_DHTC12_DEV_t dhtc12_dev;

YUYY_IIC_DEV_t iic_dev;

void dhtc12_init()

{

    I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;



    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    PB10_AFx_I2C1SCL();

    PB11_AFx_I2C1SDA();

    

    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11;

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; //

    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;

    GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    

    __RCC_I2C1_CLK_ENABLE();

    I2C_InitStruct.I2C_BaudEn = ENABLE;

    I2C_InitStruct.I2C_Baud = 79;  //100K=(64000000/(8*(1+79))

    I2C_InitStruct.I2C_FLT = ENABLE;

    I2C_InitStruct.I2C_AA = DISABLE;

    I2C1_DeInit();

    I2C_Master_Init(CW_I2C1,&I2C_InitStruct);//初始化模块

    I2C_Cmd(CW_I2C1,ENABLE);  //模块使能

    

    iic_dev.iictype = YUYY_IIC_TYPE_HARD;

    iic_dev.hiicx = CW_I2C1;

    dhtc12_dev.iicx = &iic_dev;

    yuyy_dhtc12_init(&dhtc12_dev);

}

串口初始化

S8的数据通讯格式如图

S8的串口波特率是9600，初始化串口3并开启中断，

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#define UART_BUFFER_LEN 10

uint8_t uart_rxbuffer[UART_BUFFER_LEN] = {0};

uint8_t readco2_cmd[] = { 0xFE, 0x04, 0x00, 0x03, 0x00, 0x01, 0xD5, 0xC5};

uint8_t uart_rxlen = 0;

uint8_t uart_rxtime_count = 0;

uint8_t uart_txlen = 0;

uint8_t uart_txindex = 0;

void uart_init(void)

{

    //UYSART3 TX PA9 RX PA10

    RCC_AHBPeriphClk_Enable(RCC_AHB_PERIPH_GPIOA,ENABLE);

    RCC_APBPeriphClk_Enable1(RCC_APB1_PERIPH_UART3, ENABLE);

    

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;



    //UART TX RX 复用

    PA09_AFx_UART3TXD();

    PA10_AFx_UART3RXD();



    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_9;

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;

    GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_10;

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;

    GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;



    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;

    USART_InitStructure.USART_Over = USART_Over_16;

    USART_InitStructure.USART_Source = USART_Source_PCLK;

    USART_InitStructure.USART_UclkFreq = 64000000;

    USART_InitStructure.USART_StartBit = USART_StartBit_FE;

    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;

    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(CW_UART3, &USART_InitStructure);

    

    //优先级，无优先级分组

    NVIC_SetPriority(UART3_IRQn, 0);

    //UARTx中断使能

    NVIC_EnableIRQ(UART3_IRQn);

    

    USART_ITConfig(CW_UART3, USART_IT_RC, ENABLE);

}

在串口中断函数中处理接收和发送数据，每次接收数据重置接收时间计数，当在定时中断中计数减为0时判断为数据已接收完成，进入数据显示方法

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void UART3_IRQHandler(void)

{

    if(USART_GetITStatus(CW_UART3, USART_IT_RC) != RESET)

    {

        uart_rxtime_count = 5;

        uart_rxbuffer[uart_rxlen++] = USART_ReceiveData_8bit(CW_UART3);

        USART_ClearITPendingBit(CW_UART3, USART_IT_RC);

    }

    if(USART_GetITStatus(CW_UART3, USART_IT_TXE) != RESET)

    {

        if(uart_txlen > 0)

        {

            USART_SendData_8bit(CW_UART3, readco2_cmd[uart_txindex++]);

            uart_txlen--;

        }

        else

        {

            USART_ITConfig(CW_UART3, USART_IT_TXE, DISABLE);

        }

        USART_ClearITPendingBit(CW_UART3, USART_IT_TXE);

    }

}

S8的查询命令，开启发送空中断开始发送查询命令

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void uart_read_co2cmd()

{

    uart_txlen = 8;

    uart_txindex = 0;

    uart_rxlen = 0;

    USART_ITConfig(CW_UART3, USART_IT_TXE, ENABLE);

}

二氧化碳浓度数据的展示方法

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void show_co2()

{

    uint16_t co2ppm = 0;

    char out[20];

    uint8_t outlen;

    if(uart_rxlen > 0 && uart_rxbuffer[0] == 0xFE && uart_rxbuffer[1] == 0x04 && uart_rxbuffer[2] == 0x02)

    {

        co2ppm = (uart_rxbuffer[3]<<8)+uart_rxbuffer[4];

        outlen = sprintf(out,"CO2 %d ppm",co2ppm);

        yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,2,0,(uint8_t *)out);

        yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,2,8*outlen,(uint8_t *)"      ");

    }

}

蜂鸣器功能
这里使用的是无源蜂鸣器，与有源蜂鸣器不同内部没有振荡源，需要输出波形才能发声，通过改变输出波形的频率可以让蜂鸣器发出不同的声调
PB09是Gtimer4的输出io

初始化GTimer4输出PWM

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void beeppwminit()

{

    GTIM_InitTypeDef GTIM_InitStruct = {0};

    GPIO_InitTypeDef gpiodef;

    __RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    gpiodef.Pins = GPIO_PIN_9;

    gpiodef.IT = GPIO_IT_NONE;

    gpiodef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_Init(CW_GPIOB,&gpiodef);

    PB09_AFx_GTIM4CH1();

    

    __RCC_GTIM4_CLK_ENABLE();

    GTIM_InitStruct.Mode = GTIM_MODE_TIME;

    GTIM_InitStruct.Prescaler = GTIM_PRESCALER_DIV32;

    GTIM_InitStruct.ReloadValue = 1000-1;

    GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM4, >IM_InitStruct);

    GTIM_OCInit(CW_GTIM4, GTIM_CHANNEL1, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_HIGH);

    GTIM_SetCompare1(CW_GTIM4, 0);

    GTIM_Cmd(CW_GTIM4, ENABLE);

}

利用无源蜂鸣器实现播放开关机音乐和按键声音，通过改变输出的PWM频率就能改变蜂鸣器音调从而实现开关机音乐的播放

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//定义低音音名 （单位：HZ）

#define L1 262

#define L2 294

#define L3 330

#define L4 349

#define L5 392

#define L6 440

#define L7 494



//定义中音音名

#define M1 523

#define M2 587

#define M3 659

#define M4 698

#define M5 784

#define M6 880

#define M7 988



//定义高音音名

#define H1 1047

#define H2 1175

#define H3 1319

#define H4 1397

#define H5 1568

#define H6 1760

#define H7 1976



//定义时值单位，决定演奏速度（数值单位：ms）

#define T 2000



typedef struct

{

        short mName;//音名：取值L1~L7、M1~M7、H1~H7分别表示低音、中音、高音的1234567，取0表示休止符

        short mTime;//时值：取值T、T/2、T/4、T/8、T/16、T/32分别表示全音符、二分音符、四音符、八音符...取0表示演奏结束

}music_data_t;



const music_data_t powerupbeepdata[]={

                {M3,T/8},{M3,T/8},{M3,T/8},{M1,T/16},{M3,T/16},{0,T/16},{M5,T/8},{0,T/16},{L5,T/8},

                {0,0}

};

const music_data_t powerdownbeepdata[]={

                {L5,T/8},{M4,T/8},{0,T/16},{M4,T/8},{M4,T/8},{M3,T/8},{M2,T/8},{M1,T/8},

                {0,0}

};



void sound(uint16_t hz)

{

        if(hz == 0)

                return;

        uint32_t p = 2000000/hz;

    GTIM_SetReloadValue(CW_GTIM4,p-1);

    GTIM_SetCompare1(CW_GTIM4,p/2);

}



void beep_music(music_data_t *md)

{

        uint8_t i=0;

        while(md[i].mTime > 0)

        {

                sound(md[i].mName);

                yuyy_delay_ms(md[i].mTime);

                GTIM_SetCompare1(CW_GTIM4,0);

                yuyy_delay_ms(15);

                i++;

        }

        GTIM_SetCompare1(CW_GTIM4,0);

}



void yuyy_powerupbeep()

{

        beep_music(powerupbeepdata);

}



void yuyy_powerdownupbeep()

{

        beep_music(powerdownbeepdata);

}

void yuyy_keybeep(uint8_t on)

{

        if(on == 0)

        {

                GTIM_SetCompare1(CW_GTIM4,0);

        }

        else

        {

                sound(M3);

        }

}

主函数中调用初始化方法，在主循环中实现开关机画面

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int32_t main(void)

{

    RCC_HSE_8M_PLL64M_init();

    __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    __RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    

    key_init();

    uart_init();

    gtimer1_init();

    beeppwminit();

    dhtc12_init();

    hs12864g18b_init();

    GPIO_InitTypeDef gpiodef;

    gpiodef.Pins = GPIO_PIN_2;

    gpiodef.IT = GPIO_IT_NONE;

    gpiodef.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;

    gpiodef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    gpiodef.Pins = GPIO_PIN_13;

    GPIO_Init(CW_GPIOC,&gpiodef);

    GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_Pin_SET);

    while(1)

    {

        if(poweron == 1)

        {

            yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,0,0,(uint8_t *)"  CO2 Detector");

            yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,2,0,(uint8_t *)"  CW32 Inside");

            yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,4,0,(uint8_t *)"Code by yuyy1989");

            yuyy_powerupbeep();

            poweron = 2;

            refresh_count = 0;

        }

        else if(poweron == 3)

        {

            yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,2,0,(uint8_t *)"  CW32 Inside");

            yuyy_hs12864g18b_display_string_8x16(&hs12864_dev,0,4,0,(uint8_t *)"Code by yuyy1989");

            yuyy_powerdownupbeep();

            yuyy_hs12864g18b_clear_screen(&hs12864_dev);

            GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_Pin_SET);

            poweron = 0;

        }

        if(poweron > 0)

        {

            yuyy_delay_ms(500);

            GPIO_TogglePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_13);

        }

        else

        {

            yuyy_delay_ms(10);

        }

    }

}