嵌入式系统设计与工程实践 课件 第10章 STM32F103与传感器模块应用设计案例

第10章STM32F103与传感器模块应用设计案例《嵌入式系统设计与工程实践》配套课件《嵌入式系统设计》教研组本章概述本章详细介绍了STM32F103与多种传感器模块在实际应用设计中的案例。内容涵盖了光敏传感器、热敏传感器、蜂鸣器、循迹模块、烟雾传感器、空气质量传感器、雨量传感器、气压计、六轴陀螺仪及心率血氧模块，重点阐述了每种模块的基本原理、使用方法和功能测试步骤，充分展现了STM32F103在传感器应用领域的广泛适用性。重点讲述的内容如下：（1）STM32F103与ATK-MB001光敏传感器模块的应用设计。（2）STM32F103与ATK-MB002热敏传感器模块的应用设计。（3）STM32F103与ATK-MB003蜂鸣器模块的应用设计。（4）STM32F103与ATK-MB004循迹模块的应用设计。（5）STM32F103与ATK-MB005烟雾传感器模块的应用设计。（6）STM32F103与ATK-MB006空气质量传感器模块的应用设计。（7）STM32F103与ATK-MB009雨量传感器模块的应用设计。本章概述（8）STM32F103与ATK-MB017气压计模块的应用设计。（9）STM32F103与ATK-MB018六轴陀螺仪模块的应用设计。（10）STM32F103与ATK-MB020心率血氧模块的应用设计及测量原理。本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例ATK-MB001光敏传感器模块是由正点原子推出的一款高性能光强度检测模块，其设计不仅紧凑美观，还能够适应多种环境光检测场景。该模块支持模拟输出（AO）和数字输出（DO）两种信号形式，用户可灵活选择。模块配备的指示灯便于直观显示光强度状态：PWR指示灯用于电源指示，而STA指示灯则指示DO输出状态，当DO输出为低时，STA亮起，反之则熄灭。此外，ATK-MB001模块的可调电阻范围达到最大10KΩ，用户可根据实际环境调节合适的阈值。该模块具有宽广的工作温度范围（−20℃~80℃），并且其尺寸仅为20mm×20mm（不含排针），彰显出其灵活应用的潜力。光敏传感器是一种将光信号转换为电信号的设备，广泛应用于多个领域。其主要应用场景如下：（1）自动控制领域：用于照明控制，如太阳能草坪灯和人体感应灯，自动调节亮度和开启时间，提升节能效果。10.1.1ATK-MB001光敏传感器模块概述10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例（2）电子产品光自动控制：在照相机中用于自动曝光控制，监控器自动调节画面亮度，广泛应用于光控玩具和其他电子设备。（3）环境监测与安全防护：监测光照强度和环境参数，帮助农业精准管理，并用于烟雾报警器等安全设备。（4）汽车行业：在自适应前照灯系统中，根据环境变化自动调整车灯，提高行车安全。（5）其他特殊应用：用于科学研究和工业生产，测量光照强度等。随着技术发展，光敏传感器的应用前景将更加广阔。10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例1.光敏传感器模块引脚说明ATK-MB001光敏传感器模块采用1×4排针（2.54mm间距）设计，使其与外部设备的连接变得极为简便。这一设计不仅满足了用户对灵活性的需求，也大大提高了安装的便捷性。由于其标准化的接口，用户可以轻松地将该模块集成到自己的设备中，从而快速实现光敏感应功能，提升设备的智能化水平。同时，这种设计兼容性强，不同设备之间的连接也变得尤为顺畅，为用户节省了宝贵的时间和精力。通过这种高效的模块连接方案，ATK-MB001光敏传感器模块为各类电子应用带来了更大可能性，推动了相关技术的发展。ATK-MB001光敏传感器模块实物图如图10-1所示。10.1.2ATK-MB001光敏传感器模块使用10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例图10-1ATK-MB001光敏传感器模块实物图ATK-MB001光敏传感器模块的引脚功能如下：VCC：电源输入（3.3V~5V）；GND：电源地；DO：数字信号输出；AO：模拟信号输出。10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例2.光敏传感器模块工作原理ATK-MB001光敏传感器模块电路图如图10-2所示。电压比较器的工作原理涉及对光敏电阻（AO端）和可调电位器的电压进行比较。当AO端的电压高于可调电位器端的电压时，DO端输出高电平；反之，当AO端的电压低于可调电位器电压时，DO端输出低电平。ATK-MB001光敏传感器模块中内置的可调电位器用于设定光照强度的阈值。当环境光强度超过该阈值时，数字输出（DO）为低电平，STA指示灯亮起；而当光强低于阈值时，DO则输出高电平，STA指示灯熄灭。此外，AO端会输出与环境光强度相对应的模拟信号，这一信号能够为微控制器的ADC外设所采集，从而计算出光照强度的相对百分比。值得注意的是，AO端的电压与环境光照强度成反比，环境光强度越强，AO端的电压则相应越低。这一特性使得ATK-MB001模块在光照强度的监测与调节中扮演重要角色。10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例图10-2ATK-MB001光敏传感器模块电路图注：1K：1kΩ，10K：10kΩ，510R：510Ω，C1上面的地（GND）朝下10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例ATK-MB001光敏传感器模块采用GL5516传感器，这是一款设计精良的高性能光敏电阻，专注于环境光强度变化的检测。该传感器以其高灵敏度、快速响应和卓越的稳定性著称，能够根据环境光照强度的变化准确调整其电阻值。当光照强度提升时，GL5516的电阻值显著降低；反之，光照减弱时，其电阻值则增加。GL5516光敏电阻展现了极其出色的光电响应特性。在10Lux的环境光照强度下，其亮电阻范围为5到10kΩ，而在无光或极微弱光照条件下，其暗电阻可高达500kΩ。这种显著的电阻变化使得GL5516能够精准地感知光照强度的细微变动，适用于各种光控系统及自动化光照检测应用，满足现代科技对光感知的需求。10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例1.光敏传感器模块硬件连接硬件连接是嵌入式系统开发中至关重要的一步。以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，本文将介绍如何将光敏传感器模块与该开发板进行连接。具体连接：光敏传感器模块的VCC连接至M48Z-M3的3.3V/5V，GND连接至GND，DO端连接至PA3，AO端连接至PA2。2.光敏传感器模块测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-3所示。10.1.3ATK-MB001光敏传感器模块的功能测试10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例图10-3工程下载成功10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例在本实例中，将测试热敏传感器模块的功能与性能。测试过程中，串口将输出有关热敏电阻传感器模块的各项数据，包括数字输出端（DO）信号、模拟输出端（AO）的电压转换值以及实际的温度值。为便于用户观察这些实时数据，使用杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚与GND连接到外部的USB转串口设备后，用户可以通过XCOM上位机轻松查看串口打印的信息。此外，用户可调节电位器以设定温度阈值。当检测到的温度超出此阈值时，DO输出低电平，模块指示灯STA将点亮；反之，当温度低于设定阈值时，DO输出高电平，指示灯STA将熄灭。与此同时，开发板的ADC将采集AO引脚的模拟信号，用于计算并显示当前温度值，LED0也会闪烁以提示用户程序正在运行。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-4所示。10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例图10-4正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例ATK-MB002热敏电阻传感器模块是正点原子公司推出的一款高性能温度检测模块，以其紧凑美观的设计广泛应用于环境温度监测、温控设备及智能家居等多种场景。该模块不仅具备模拟输出（AO）和数字输出（DO）两种信号形式，还配有指示灯，以便直观地显示温度状态，并能够实时反馈温度变化，从而确保精确稳定的温度控制。ATK-MB002的基本参数显示其广泛的适用性和优良的性能。该模块支持3.3V至5V的电压接口，便于与各种设备兼容。可调电阻范围最大为10KΩ，使用户能够根据实际环境条件调节所需的阈值。其NTC热敏电阻特性意味着当温度升高时，热敏电阻两端的阻值将会减少，从而实现精确的温度测量。ATK-MB002的温度测量范围为−20℃~80℃，符合各种工况的需求。模块上配备两个LED指示灯，其中PWR为电源指示灯，STA为DO输出指示灯，当DO输出低时，STA点亮；反之则熄灭，以便用户及时了解模块的工作状态。该模块的工作温度范围稳定在−20℃~80℃，极大地增强了其应用场景的灵活性。10.2.1ATK-MB002热敏传感器模块概述10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例ATK-MB002热敏电阻传感器模块凭借其多样的输出方式、优良的性能参数及友好的用户体验，为不同领域的温度监测提供了可靠的解决方案。热敏传感器广泛应用于多个领域，其主要应用场景如下：：（1）家用电器：用于温度控制和安全保护，如空调和冰箱。（2）工业自动化：监测生产过程中的温度，确保产品质量和设备安全。（3）汽车工业：监测发动机和车内温度，优化性能和舒适性。（4）医疗设备：用于体温计和实验室设备，监测患者体温和反应温度。（5）环境监测：在气象站和智能家居中监测温度，实现自动化控制。（6）食品安全：监测冷链运输和储存过程中的温度，确保食品安全。（7）智能穿戴设备：在健康追踪器中监测用户的体温和生理参数。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例1.热敏传感器模块引脚说明ATK-MB002热敏传感器模块是一款便捷的传感器，采用1×4排针（间距为2.54mm）与外部设备连接，旨在为用户提供简单且灵活的安装选项。ATK-MB002热敏传感器模块实物图如图10-5所示。10.2.2ATK-MB002热敏传感器模块使用图10-5ATK-MB002热敏传感器模块实物图10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例ATK-MB002热敏传感器模块具有四个主要引脚，其中VCC为电源输入引脚，支持3.3V至5V的电压范围；GND为电源地引脚，与VCC共同构成电源回路；DO为数字信号输出引脚，用于输出温度阈值的数字信号；AO为模拟信号输出引脚，提供与温度成比例的模拟电压输出。这四个引脚共同实现了模块与控制系统的便捷连接和温度信号的准确传输。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例2.热敏传感器模块工作原理ATK-MB002热敏传感器模块是现代温度检测技术中的一款重要设备，其工作原理涉及多个电子元件的协调运作，以实现精准的温度测量和状态指示。本文将详细探讨该模块的电路原理及其在传感器领域的应用，特别是涉及电压比较器的功能和系统的整体表现。ATK-MB002热敏传感器模块电路图如图10-6所示。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例图10-6ATK-MB002热敏传感器模块电路图注：10K：10kΩ，510R：510Ω，C1上面的地（GND）朝下10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例（1）电路原理首先，ATK-MB002热敏传感器模块的电路结构可以用一个简化的电压比较器原理图如图10-7所示。图10-7简化后的原理图10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例该电压比较器主要负责比较来自热敏电阻（AO端）的电压与可调电位器输出的电压。当热敏电阻产生的电压高于可调电位器的输出时，DO端会输出高电平信号；反之，当其低于可调电位器的输出时，DO端则会输出低电平。这样设计的目的是使得模块能够精准地监测温度变化并做出相应反应。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例（2）温度测量原理ATK-MB002热敏电阻模块的核心功能是通过监测环境温度的变化来输出相应的信号。该传感器的测温范围为−55℃~125℃，但是由于模块集成了低压差线性稳压器（LDO），实际可测量的温度范围限制在了−55℃~80℃之间。当环境温度低于用户设定的阈值时，DO端会输出高电平，此时STA指示灯会熄灭；而当温度超过设定的阈值时，DO端输出低电平，STA指示灯则会点亮，从而直观地显示环境温度的状态。AO端输出的是直接来自热敏电阻的模拟电压信号，微控制器（MCU）可以通过其内部ADC（模数转换器）来采集该电压信号，并计算出当前的环境温度。与温度呈反比关系，即当温度升高时，AO端的电压会下降，反之亦然。这一特性使得热敏电阻作为温度传感器时具有高效的响应特性和可靠的测量精度。ATK-MB002模块内置可调电位器PR，用户可以通过调整该电位器设定温度阈值，以适应不同的应用场景和温度需求。例如，在某些工业控制系统中，可能需要将阈值调整至特定的要求，以便在环境变化时及时作出反应。可调性不仅提高了模块的灵活性，还使其能够在多种环境中适用，包括家居自动化、工业监控及其他领域。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例（3）实际应用案例在实际应用中，ATK-MB002热敏传感器模块展示了其良好的适应性和可靠性。它可以广泛应用于温度监控系统中，如智能家居中的温度调节器、冰箱温控系统，以及需要温度报警的实验室设备等。通过及时的温度反馈，相关设备可以有效避免因温度异常引发的安全隐患，进而全面提升系统的稳定性和安全性。ATK-MB002热敏传感器模块的工作原理基于精密的电压比较机制和对环境温度的敏感检测。其设计的核心在于高效的热敏电阻与可调电位器的结合，形成了一个可靠的温度监测系统。这使得该模块在多个领域中都能找到合适的应用，具有广泛的市场前景。通过对模块工作原理的深入理解，我们能够更好地掌握温度监控技术，推动相关技术的进一步发展与应用。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例1.热敏传感器模块硬件连接硬件连接是电子系统设计中的关键环节。以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，热敏传感器模块可通过杜邦线连接，具体连接为：模块VCC接3.3V/5V，GND接GND，DO接PA3，AO接PA2。2.热敏传感器模块测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-8所示。10.2.3ATK-MB002热敏传感器模块的功能测试10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例图10-8工程下载成功10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例在本实例中，将测试热敏传感器模块的功能与性能。测试过程中，串口将输出有关热敏电阻传感器模块的各项数据，包括数字输出端（DO）信号、模拟输出端（AO）的电压转换值以及实际的温度值。为便于用户观察这些实时数据，使用杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚与GND连接到外部的USB转串口设备后，用户可以通过XCOM上位机轻松查看串口打印的信息。此外，用户可调节电位器以设定温度阈值。当检测到的温度超出此阈值时，DO输出低电平，模块指示灯STA将点亮；反之，当温度低于设定阈值时，DO输出高电平，指示灯STA将熄灭。与此同时，开发板的ADC将采集AO引脚的模拟信号，用于计算并显示当前温度值，LED0也会闪烁以提示用户程序正在运行。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-9所示。10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例图10-9正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例ATK-MB003有源蜂鸣器模块是正点原子推出的一款简单易用的声音提示模块，设计紧凑美观，适用于声音报警、提示音效和智能家居等多种应用场景。该模块通过一个控制引脚进行驱动，输入高电平时蜂鸣器响起，低电平时停止发声，控制方式简便，适合与微控制器、开发板等设备配合使用，能快速实现声音提示功能。该模块的接口特性为3.3V至5V，通信接口采用IO控制，便于与外接微控制器连接。模块上配有PWR电源指示灯，方便用户观察工作状态。其工作温度范围为−20℃~70℃，确保在各种环境下稳定运行。此外，模块尺寸为20mm×20mm（不含排针），便于集成到不同的项目中。蜂鸣器是一种常见的声响发声器件，广泛应用于多个领域，其主要应用场景如下：（1）家用电器：用于洗衣机、微波炉等设备的提示音，提醒用户操作或完成。（2）汽车：作为警报系统的一部分，提醒驾驶员安全带未系、车门未关等安全问题。（3）安防系统：在报警器和监控系统中，发出警报声以警示潜在的入侵或危险。10.3.1ATK-MB003蜂鸣器模块概述10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例（4）电子玩具：用于发出声音效果，增强玩具的互动性和趣味性。（5）医疗设备：在心率监测仪等设备中，发出声音提示，提醒医护人员注意患者状态。（6）工业设备：用于机器故障或异常状态的警报，确保操作安全。（7）智能家居：在智能门锁和报警系统中，提供声音反馈，增强用户体验。蜂鸣器因其简单、低成本和易于集成的特点，成为许多设备中不可或缺的组成部分。10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例1.蜂鸣器模块引脚说明ATK-MB003有源蜂鸣器模块通过1×3排针（2.54mm间距）与外部设备连接，方便用户将其安装到自己的设备中。模块的引脚说明如下：引脚VCC，电源输入范围为3.3V至5V；引脚GND，作为电源地；引脚BZZ，连接到外接微控制器的IO口，用于控制蜂鸣器的发声。通过这些引脚，用户可以轻松实现声音提示功能，适用于多种应用场景，如智能家居和报警系统。ATK-MB001光敏传感器模块实物图如图10-10所示。10.3.2ATK-MB003蜂鸣器模块的使用图10-10ATK-MB001光敏传感器模块实物图10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例2.蜂鸣器模块工作原理ATK-MB003有源蜂鸣器模块电路图如图10-11所示。电压比较器的工作原理涉及对光敏电阻（AO端）和可调电位器的电压进行比较。当AO端的电压高于可调电位器端的电压时，DO端输出高电平；反之，当AO端的电压低于可调电位器电压时，DO端输出低电平。ATK-MB001光敏传感器模块中内置的可调电位器用于设定光照强度的阈值。当环境光强度超过该阈值时，数字输出（DO）为低电平，STA指示灯亮起；而当光强低于阈值时，DO则输出高电平，STA指示灯熄灭。此外，AO端会输出与环境光强度相对应的模拟信号，这一信号能够为微控制器的ADC外设所采集，从而计算出光照强度的相对百分比。值得注意的是，AO端的电压与环境光照强度成反比，环境光强度越强，AO端的电压则相应越低。这一特性使得ATK-MB001模块在光照强度的监测与调节中扮演重要角色。10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例图10-11ATK-MB003有源蜂鸣器模块电路图注：1K：1kΩ，10K：10kΩ，510R：510Ω，GND朝下10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例该电路通过一个三极管（S8050）来控制有源蜂鸣器的开启与关闭。控制引脚BZZ的状态决定了蜂鸣器的工作状态：高电平状态：当BZZ引脚为高电平时，电流通过限流电阻R2流入三极管的基极，使三极管导通。此时，蜂鸣器接通电源并发声，产生提示音效。低电平状态：当BZZ引脚为低电平时，基极电流通过下拉电阻R3被引至地，导致三极管关断。此时，蜂鸣器断电，停止发声。这种设计使得蜂鸣器的控制变得简单而高效，适合与微控制器等控制设备配合使用，能够快速实现声音提示功能。通过调整BZZ引脚的电平状态，用户可以灵活地控制蜂鸣器的发声时机，满足不同应用场景的需求。10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例1.蜂鸣器模块硬件连接ATK-MB003有源蜂鸣器模块的连接方法：用户可以通过杜邦线将模块与开发板连接，具体连接：有源蜂鸣器模块的VCC连接到M48Z-M3的3.3V/5V，GND连接到GND，BZZ连接到PA3引脚。2.ATK-MB003蜂鸣器模块测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-12所示。10.3.3ATK-MB003蜂鸣器模块的功能测试10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例图10-12工程下载成功10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例将实例代码编译后烧录至开发板中。本实例使用串口输出调试信息，因此需要将开发板的PA9引脚连接至DAP虚拟串口（或USB转TTL模块）的RX引脚。完成连接后，可以通过串口调试助手查看实验信息输出。在按键控制逻辑部分，当按下KEY0按键时，蜂鸣器将响起，并通过串口输出“打开蜂鸣器”的提示信息；而当按下WKUP按键时，蜂鸣器将关闭，同时串口输出“关闭蜂鸣器”的提示。这种设计使得用户能够直观地了解蜂鸣器的状态，便于调试和验证功能。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-13所示。10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例图10-13正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例ATK-MB004循迹模块是正点原子推出的高性能红外反射式物体检测模块，设计紧凑美观，适用于黑白线检测、障碍物检测、手扫开关及传真机/碎纸机的纸张检测等场景。该模块支持3.3V~5V电源，检测距离最高可达8cm，提供模拟输出（AO）和数字输出（DO）信号形式，并配有指示灯以直观显示物体检测状态。用户可调节最大10KΩ的可调电阻，以适应不同环境。模块工作温度范围为−20℃~80℃，尺寸为20mm×20mm（不含排针）。循迹模块是一种用于检测和跟踪特定路径的传感器模块，广泛应用于多个领域，主要场景应用如下：（1）机器人：在自动化小车和服务机器人中，实现自主导航。（2）智能玩具：使遥控小车和智能玩具能够沿特定路线行驶，增强互动性。（3）无人机：用于无人机的自动飞行系统，确保沿特定航线飞行。（4）工业自动化：引导自动化设备沿固定路径移动，提高生产效率。10.4.1ATK-MB04循迹模块概述10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例（5）农业机器人：帮助农业机器人在田间道路上进行作业。（6）物流运输：引导自动搬运车运输货物，提升物流效率。（7）教育和科研：用于教学和实验，帮助理解自动化和控制原理。10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例1.循迹模块引脚说明ATK-MB004循迹模块通过1×4排针（2.54mm间距）与外部设备连接，便于用户安装。模块外观紧凑，适合各种设备集成。TK-MB004循迹模块实物图如图10-14所示。10.4.2ATK-MB04循迹模块的使用图10-14ATK-MB004循迹模块实物图10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例2.循迹模块工作原理ATK-MB004循迹模块电路图如图10-15所示。ATK-MB004循迹模块通过电压比较器比较红外接收管（AO端）和可调电位器端的电压。当AO端电压高于可调电位器电压时，DO端输出高电平；反之则输出低电平。模块持续发射红外光并检测反射光线。当未检测到反射光或强度未达阈值时，DO端输出高电平，STA指示灯熄灭；当强度超过阈值时，DO端输出低电平，STA指示灯点亮。AO端电压与反射光强度相关，强度越强，AO端电压越低，用户可通过微控制器的ADC采集该电压以估算物体距离。在黑白线检测应用中，循迹模块利用黑色表面对红外光的强吸收特性进行识别。当红外光照射到黑线时，反射光较少，接收管接收到的红外线减少，AO端电压增高。通过微控制器的ADC采集该电压，可以检测到黑线。相反，当光照射在白色表面时，反射光较多，接收管的电阻减小，AO端电压降低，从而识别白线。用户可通过内置的可调电位器RP调整阈值，以适应不同环境和线路条件。10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例图10-15ATK-MB004循迹模块电路图注：47K：47kΩ，10K：10kΩ，150R：150Ω，510R：510Ω，GND朝下10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例1.循迹模块硬件连接以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，ATK-MB004循迹模块通过杜邦线连接：VCC接3.3V/5V，GND接GND，DO接PA3，AO接PA2。2.ATK-MB04循迹模块的测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-16所示。10.4.3ATK-MB004循迹模块的功能测试10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例图10-16工程下载成功10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例在本实例中，串口将打印循迹模块的DO端输出、AO端电压转换值以及检测到的物体或黑白线的状态。需要查看这些实验信息的用户，可以使用杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚连接到外部USB转串口设备，这样就可以通过XCOM上位机查看串口打印的信息。用户还可以通过调节电位器来控制检测物体或黑白线的阈值。当检测到物体或白线时，循迹模块上的STA灯会亮起；而在未检测到物体或检测到黑线时，STA灯则会熄灭。此外，开发板的LED0会闪烁，以提示程序正在运行。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-17所示。10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例图10-17正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例ATK-MB005烟雾传感器模块，作为正点原子倾力推出的一款高性能烟雾及可燃气体检测利器，其设计既紧凑又美观，功能强大，能够精准检测环境中的烟雾、甲烷、丙烷、乙醇等多种可燃气体，因此被广泛应用于烟雾测试仪、烟雾报警器以及可燃气体泄漏报警器等设备中。该模块支持5V电源供电，提供了灵活的模拟输出（AO）和数字输出（DO）信号接口，同时配备了直观的指示灯，实时显示检测状态，让用户一目了然。该模块的检测浓度范围宽广，可达300~10000ppm（针对可燃气体），加热电阻稳定可靠，为29Ω±3Ω，建议预热时间超过5分钟以确保检测准确性。AO输出电压范围在0~4V之间，DO输出指示灯在低电平时即会点亮，提示用户注意。此外，该模块的工作温度范围广泛，能够在−10℃~50℃的恶劣环境下稳定工作，尺寸仅为20mm×40mm（不含排针），便于集成和安装。10.5.1ATK-MB05烟雾传感器模块概述10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例值得注意的是，AO信号可用于定性分析，但浓度范围仅供参考，用户在使用时需确认ADC通道IO是否能承受最高4V的电压。同时，传感器应严禁接触或浸没于液体中，以确保其长期稳定运行。更多详细注意事项，用户可查阅MQ2规格书以获取全面了解。烟雾传感器广泛应用于多个领域，主要应用场景如下：（1）家庭安全：安装在住宅中，及时检测烟雾，发出警报，保护家庭安全。（2）商业建筑：在办公室、商场等场所使用，确保人员安全并满足消防法规。（3）工业环境：用于工厂和仓库，监测烟雾和有害气体，防止火灾和事故发生。（4）汽车：在汽车中监测烟雾，防止发动机故障或火灾。（5）智能家居：与智能家居系统集成，实现远程监控和报警。（6）公共场所：在学校、医院等公共场所使用，确保人员安全和快速疏散。烟雾传感器在火灾预防和安全保障中发挥着重要作用。10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例1.烟雾传感器模块引脚说明ATK-MB005烟雾传感器模块通过1×4排针（2.54mm间距）与外部设备连接，便于用户将其轻松安装到自己的设备中。ATK-MB005烟雾传感器模块实物图如图10-18所示。10.5.2ATK-MB05烟雾传感器模块使用图10-18ATK-MB005烟雾传感器模块实物图10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例2.烟雾传感器模块工作原理ATK-MB005烟雾传感器模块电路图如图10-19所示。电压比较器比较AO端和可调电位器端的电压。当AO端电压高于可调电位器电压时，DO端输出低电平；反之，当AO端电压低于可调电位器电压时，DO端输出高电平。ATK-MB005烟雾传感器模块采用MQ-2传感器，其气敏材料为二氧化锡（SnO2），在清洁空气中电导率较低。当传感器所处环境中存在可燃气体时，电导率随气体浓度的增加而增大，导致传感器电阻减小，从而使AO端电压上升。当AO电压高于可调电位器电压时，DO输出低电平，STA指示灯亮起；当AO电压低于可调电位器电压时，DO输出高电平，STA指示灯熄灭。通过微控制器的ADC外设，可以采集AO端电压，从而估算可燃气体浓度。该烟雾传感器模块内置可调电位器RP，最大阻值为10KΩ，用户可根据实际需求调整阈值，以适应不同环境。这种设计使得传感器在多种应用场景中具备灵活性和适应性。10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例图10-19ATK-MB005烟雾传感器模块电路图注：10K：10kΩ，5.1R：5.1Ω，510R：510Ω，GND朝下10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例1.烟雾传感器模块硬件连接以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，ATK-MB005烟雾传感器模块通过杜邦线与开发板连接，具体连接：模块的VCC接开发板的5V，GND接GND，DO接PA3，AO接PA2。2.烟雾传感器模块的测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-20所示。10.5.3ATK-MB005烟雾传感器模块的功能测试10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例图10-20工程下载成功10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例在本实例中，串口将打印烟雾传感器模块DO端输出、AO端电压转换值及烟雾或可燃气体是否达到阈值的信息。用户可通过杜邦线将STM32F103最小系统板的PA9引脚连接至外部USB转串口设备，以便通过XCOM上位机查看串口信息。此外，用户可以调节电位器来设置可燃气体浓度的检查阈值。当浓度达到设定阈值时，STA灯亮起；低于阈值时，STA灯熄灭。开发板的LED0闪烁，提示程序正在运行。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-21所示。10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例图10-21正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例ATK-MB006空气质量传感器模块是正点原子推出的一款高性能检测设备，设计紧凑美观，专用于检测环境中的氨气、硫化物、苯系蒸气、烟雾等有害气体。该模块广泛应用于家用气体泄漏报警器、烟雾报警器、工业可燃气体报警器及便携式气体检测器等场景。模块支持模拟输出（AO）和数字输出（DO）两种信号形式，并配有指示灯，便于直观显示烟雾或有害气体的检测状态。其基本参数如下：（1）接口特性：5V。（2）检测浓度：10~1000ppm（氨气、甲苯、氢气、烟）。（3）加热电阻：29Ω±3Ω（室温）。（4）加热功率：≤950mW。（5）预热时间：建议大于5分钟。（6）通信接口：AO（模拟信号输出0~4V）、DO（数字信号输出）。10.6.1ATK-MB006空气质量传感器模块概述10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例（7）可调电阻范围：最大10KΩ，用户可根据实际环境调节相应阈值。（8）指示灯：模块上有两个LED，PWR为电源指示灯，上电后常亮；STA为DO端输出指示灯，当DO端输出低电平时，STA灯点亮，反之熄灭。（9）工作温度：−10℃~50℃。（10）模块尺寸：20mm×40mm（不含排针）。此模块适用于定性分析，AO信号可换算为10~1000ppm的浓度范围，非精确值，仅供参考。AO输出的最高电压可达4V，需注意ADC通道IO是否能承受。传感器禁止直接接触或浸没液体，其他注意事项可参考MQ135规格书。10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例空气质量传感器广泛应用于多个领域，主要应用场景如下：（1）室内环境监测：用于家庭、办公室和学校，实时监测空气中的有害物质，如PM2.5、CO2和挥发性有机化合物（VOCs），改善室内空气质量。（2）智能家居：与智能家居系统集成，自动调节空气净化器和通风设备，提升居住舒适度。（3）工业监测：在工厂和生产线中监测有害气体和粉尘，确保员工安全和符合环保标准。（4）公共场所：在商场、医院和学校等公共场所使用，保障人群健康。（5）城市环境监测：用于城市空气质量监测网络，提供实时数据，支持环境管理和政策制定。空气质量传感器在保护健康和改善环境方面发挥着重要作用。10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例1.空气质量传感器模块引脚说明ATK-MB006空气质量传感器模块通过1×4排针（2.54mm间距）与外部设备连接，方便用户将其安装到自己的设备中。ATK-MB006空气质量传感器模块实物图如图10-22所示。10.6.2ATK-MB006空气质量传感器模块的使用图10-22ATK-MB006空气质量传感器模块实物图10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例2.空气质量传感器模块工作原理ATK-MB006空气质量传感器模块如图10-23所示。电压比较器比较AO端和可调电位器端的电压。当AO端电压高于可调电位器电压时，DO端输出低电平；反之，当AO端电压低于可调电位器电压时，DO端输出高电平。ATK-MB006空气质量传感器模块使用MQ-135传感器，其气敏材料为电导率较低的二氧化锡（SnO2）。在有害气体存在时，传感器的电导率随浓度增加而增大，导致电阻减小，从而使AO端电压升高。当AO电压高于可调电位器电压时，DO输出低电平，STA指示灯点亮；当AO电压低于可调电位器电压时，DO输出高电平，STA指示灯熄灭。用户可以通过微控制器的ADC外设采集AO端电压，计算有害气体浓度。模块内置的可调电位器RP最大阻值为10KΩ，用户可根据实际需求调整阈值，以适应不同环境。10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例图10-23ATK-MB006空气质量传感器模块电路图注：10K：10kΩ，1K：1kΩ，5.1R：5.1Ω，510R：510Ω，GND朝下10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例1.空气质量传感器模块硬件连接以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，介绍空气质量传感器模块的连接方法。该模块可通过杜邦线与M48Z-M3最小系统板连接，具体连接：模块的VCC连接到开发板的5V，GND连接到GND，DO连接到PA3，AO连接到PA2。2.空气质量传感器模块的测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-24所示。10.6.3ATK-MB006空气质量传感器模块的功能测试10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例图10-24工程下载成功10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例在本实例中，串口将打印空气质量传感器模块的DO端输出、AO端电压转换值以及有害气体是否达到设定阈值等信息。用户可以通过杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚连接至外部USB转串口设备，从而在XCOM上位机上查看串口打印的信息，便于实时监测和调试。此外，用户可以通过调节模块内置的电位器来设置有害气体浓度检查的阈值。当检测到的有害气体浓度达到电位器设定的阈值时，STA指示灯将点亮，提示用户有害气体浓度超标；反之，当浓度低于设定阈值时，STA指示灯熄灭，表示环境安全。同时，开发板上的LED0会闪烁，提示程序正在正常运行。这种设计不仅提高了用户的操作便利性，还增强了系统的可视化效果，使用户能够更直观地了解空气质量状况。通过这些功能，用户可以有效监测环境中的有害气体，确保安全。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-25所示。10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例图10-25正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例ATK-MB009雨量传感器模块是正点原子推出的一款高性能电阻式雨量传感器，设计紧凑美观，专用于检测雨滴的存在及降雨量的大小。该模块支持模拟输出（AO）信号，并配有电源指示灯，便于用户直观了解模块的工作状态。其基本参数如下：（1）接口特性：3.3V~5V（2）输出接口：AO（模拟信号输出）（3）指示灯：模块上有一个LED，PWR为电源指示灯，上电后常亮（4）工作温度：−20℃~80℃（5）模块尺寸：20mm×50mm（不含排针）ATK-MB009模块的设计使其适用于各种气象监测应用，如智能农业、气象站和环境监测等。通过模拟信号输出，用户可以实时获取降雨量数据，便于进行数据分析和决策。该模块的宽工作温度范围确保其在不同环境条件下的可靠性和稳定性。10.7.1ATK-MB009雨量传感器模块概述10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例雨量传感器广泛应用于多个领域，主要应用场景如下：（1）气象监测：用于气象站，实时监测降雨量，提供天气预报和气候研究数据。（2）农业灌溉：在农田中安装，帮助农民根据降雨量调整灌溉计划，节约水资源。（3）城市排水管理：用于城市排水系统，监测降雨量，预测洪水风险，优化排水设计。（4）水资源管理：在水库和水源地监测降雨量，帮助管理水资源和防洪措施。（5）环境监测：用于生态研究，监测降雨对土壤和植被的影响。（6）智能家居：与智能家居系统集成，自动控制窗户和遮阳设备，提升居住舒适度。雨量传感器在气象、农业和城市管理中发挥着重要作用。10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例1.雨量传感器模块引脚说明ATK-MB009雨量传感器模块通过1×3排针（2.54mm间距）与外部设备连接，方便用户将其安装到自己的设备中。这种设计简化了连接过程，确保用户能够快速集成模块以进行降雨量检测。TK-MB009雨量传感器模块实物图如图10-26所示。10.7.2ATK-MB009雨量传感器模块的使用10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例图10-26ATK-MB009雨量传感器模块实物图10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例2.雨量传感器模块工作原理ATK-MB009雨量传感器模块电路图如图10-27所示。雨量检测模块上配有一个感应板，表面有断开的镍金属条纹。当雨滴落在感应板上时，条纹之间会导通，导通的条纹越多，电阻值越小，形成类似电阻并联的电路。通过检测电路中电阻值的变化，可以判断降雨量的大小。该原理使得模块能够精确地感知降雨情况，适用于各种气象监测应用，如智能农业和环境监测。模块的设计确保了高灵敏度和可靠性，使用户能够实时获取降雨数据，便于进行数据分析和决策。10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例图10-27ATK-MB009雨量传感器模块电路图注：100R：100Ω，510R：510Ω，GND朝下10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例1.雨量传感器模块硬件连接以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，介绍雨量传感器模块的连接方法。该模块可通过杜邦线与M48Z-M3最小系统板连接，具体连接：雨量传感器模块的VCC连接到开发板的3.3V/5V，GND连接到GND，AO连接到PA3。2.雨量传感器模块的测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-28所示。10.7.3ATK-MB009雨量传感器模块的功能测试10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例图10-28工程下载成功10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例在本实例中，串口将实时打印雨量传感器模块AO的ADC数值，并根据不同阈值显示当前的雨量情况。用户可以通过杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚连接至外部USB转串口设备，从而在XCOM上位机上查看串口打印的信息，便于实时监测和调试。此外，开发板上的LED0会闪烁，提示程序正在正常运行。这种设计不仅提高了用户的操作便利性，还增强了系统的可视化效果，使用户能够直观了解雨量变化。通过这些功能，用户可以有效监测降雨情况，确保数据的准确性和及时性。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-29所示。10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例图10-29正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例ATK-MB017气压计模块是正点原子推出的一款基于SPL06传感器的高性能气压测量设备，具备高度精确的气压和温度测量能力。该模块设计紧凑，适用于气象监测、高度测量和户外运动设备等多种应用场景。采用I2C通信方式，支持灵活的数据读取与传输，能够实时获取环境气压与温度数据，为用户提供精准可靠的气压和高度测量解决方案，广泛适用于对环境参数有高要求的项目。ATK-MB017气压计模块的基本参数如下：（1）接口特性：3.3V~5V。（2）通信接口：I2C。（3）气压测量范围：300hPa~1100hPa。（4）温度测量范围：−20°C~80°C（受限于工作温度）。（5）输出数据：气压、温度。10.8.1ATK-MB017气压计模块概述10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例（6）数据输出速率：1Hz~128Hz。（7）工作温度：−20℃~80℃。（8）模块尺寸：20mm×20mm（不含排针）。该模块的设计确保其在各种环境条件下的稳定性和可靠性，适合于无人机、高度计和气象站等多种应用。气压计广泛应用于多个领域，主要应用场景如下：（1）气象监测：用于气象站，实时测量大气压力，帮助预测天气变化和气候研究。（2）航空航天：在飞机和无人机中，气压计用于高度测量和飞行控制，确保飞行安全。（3）登山和户外活动：登山者和徒步旅行者使用气压计监测海拔变化，帮助导航和安全。（4）医疗设备：在某些医疗设备中，气压计用于监测患者的呼吸和心肺功能。（5）工业应用：用于气体和液体的压力监测，确保设备安全和生产效率。（6）智能家居：与智能家居系统集成，监测室内外气压变化，优化空气质量和舒适度。气压计在气象、航空和工业等领域发挥着重要作用。10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例1.气压计模块引脚说明ATK-MB017气压计模块通过1×5排针（2.54mm间距）与外部设备连接，方便用户将其安装到自己的设备中。ATK-MB017气压计模块实物图如图10-30所示。10.8.2ATK-MB017气压计模块的使用图10-30ATK-MB017气压计模块实物图10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例2.气压计模块工作原理ATK-MB017气压计模块电路图如图10-31所示。ATK-MB017气压计模块通过1×5排针（2.54mm间距）与外部设备连接，方便用户将其安装到自己的设备中。模块自带3.3V超低压差稳压芯片，为SPL06-001传感器供电，因此外部输入电压可以为3.3V或5V。模块通过J1排针引出了VCC、GND、SDA、SCL和INT五个引脚，其中SDA和SCL带有4.7KΩ的上拉电阻，外部无需再添加上拉电阻。该模块采用I2C通信方式，SDO引脚（在此模块中作为INT引脚）的上下拉状态决定了从机地址。在原理图中，默认将SDO下拉，因此此时的从机地址为0x76。10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例SPL06-001是歌尔（Goertek）公司推出的一款高精度数字气压传感器，主要用于测量大气压力和温度。其设计精巧且具有高精度，适用于气象监测、户外设备、导航系统、无人机和智能设备等多种场景。SPL06-001的特点包括：高精度气压测量（±0.06hPa），宽广的气压测量范围（300hPa~1100hPa），内置温度传感器以实现气压与温度的同步测量，低功耗设计（高分辨率模式下为60µA，待机模式下低至1µA），支持多种测量模式（单次和连续测量），多种通信接口（I2C和SPI），以及超小封装（2.5mm×2.0mm×0.95mm），确保在各种环境条件下的可靠性和适应性。10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例图10-31ATK-MB017气压计模块电路图注：4.7K：4.7kΩ，100K：100kΩ，510R：510Ω，GND朝下10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例1.气压计模块硬件连接以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，介绍ATK-MB017气压计模块与开发板的连接方法。气压计模块可通过杜邦线与M48Z-M3最小系统板连接，具体连接：气压计模块的VCC连接到M48Z-M3的3.3V/5V，GND连接到GND，SDA连接到PA3，SCL连接到PA2，INT引脚为NC（未连接）。确保连接正确，以便模块正常工作。2.气压计模块的测试连接好仿真器，开发板上电。在KeilMDK开发环境中通过菜单Flash→Download或工具栏下载工程，如图10-32所示。10.8.3ATK-MB017气压计模块的功能测试10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例图10-32工程下载成功10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例在本实例中，串口将打印气压计模块的提示信息。需要查看这些信息的用户，可以使用杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚连接到GND，再连接至外部USB转串口设备，这样就可以通过XCOM上位机查看串口打印的信息。当成功识别气压计模块后，串口将实时显示气压值、温度值和海拔高度，同时开发板的LED0会闪烁，提示程序正在运行。本实例运行后，正点原子串口调试助手上的测试界面如图10-33所示。10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例图10-33正点原子串口调试助手上的测试界面本章目录10.1STM32F103和光敏传感器模块应用设计案例10.2STM32F103和热敏传感器模块应用设计案例10.6STM32F103和空气质量传感器模块应用设计案例10.5STM32F103和烟雾传感器模块应用设计案例10.4STM32F103和循迹模块应用设计案例10.3STM32F103和蜂鸣器模块应用设计案例10.7STM32F103和雨量传感器模块应用设计案例10.8STM32F103和ATK-MB017气压计模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例10.10STM32F103和ATK-MB020心率血氧模块应用设计案例10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例ATK-MB018六轴陀螺仪模块是正点原子推出的一款高性能传感器模块，集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪和温度传感器，采用矽睿公司的QMI8658A芯片作为核心。该模块通过I2C接口实时获取设备的三轴加速度、三轴角速度和环境温度数据，广泛应用于姿态检测、运动控制、机器人导航和手势识别等场景。ATK-MB018六轴陀螺仪模块具有体积小、自带温度传感器、支持I2C从机地址设置、支持中断、兼容3.3V/5V系统等特点，使用方便。其基本参数如下：（1）接口特性：3.3V~5V。（2）通信接口：I2C。（3）通信速率：400KHz（最大）。（4）测量维度：加速度：3维，陀螺仪：3维。（5）陀螺仪测量范围：±16~±2048dps。10.9.1ATK-MB018六轴陀螺仪模块概述10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例（6）加速度测量范围：±2~±16g。（7）温度传感器测量范围：−20°C~80°C（受限于工作温度）。（8）分辨率：加速度：16384LSB/g（最大），陀螺仪：2048LSB/dps（最大）。（9）工作温度：−20℃~80℃。（10）模块尺寸：20mm×20mm（不含排针）。该模块的设计确保其在各种环境条件下的稳定性和可靠性，适合于多种应用场景。10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例六轴陀螺仪广泛应用于多个领域，主要应用场景如下：（1）无人机：用于姿态控制和稳定飞行，确保无人机在各种环境下的平衡和导航。（2）机器人：在服务机器人和工业机器人中，六轴陀螺仪帮助实现精确的运动控制和路径规划。（3）虚拟现实（VR）：在VR设备中，监测用户头部运动，提供沉浸式体验。（4）智能手机：用于屏幕旋转和运动检测，增强用户交互体验。（5）汽车：在高级驾驶辅助系统（ADAS）中，监测车辆姿态，提升安全性和稳定性。（6）航空航天：用于飞行器的姿态控制和导航，确保飞行安全。10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例1.六轴陀螺仪模块引脚说明ATK-MB018六轴陀螺仪模块通过1×5排针（2.54mm间距）与外部设备连接，方便用户将其安装到自己的设备中。ATK-MB018六轴陀螺仪模块实物图如图10-34所示。10.9.2ATK-MB018六轴陀螺仪模块的使用图10-35ATK-MB018六轴陀螺仪模块实物图10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例2.六轴陀螺仪模块工作原理ATK-MB018六轴陀螺仪模块如图10-35所示。ATK-MB018六轴陀螺仪模块自带3.3V超低压差稳压芯片，为QMI8658A传感器供电。因此，外部输入电压可以为3.3V或5V。模块通过J1排针与外部设备连接，提供VCC、GND、SDA、SCL和INT五个引脚。其中，SDA和SCL引脚带有4.7K的上拉电阻，因此外部无需再添加上拉电阻。该模块采用I2C通信方式，SDO引脚的上下拉状态决定了从机地址。在原理图中，我们默认将SDO接到VCC3.3，因此此时的从机地址为0x6A。10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例图10-7ATK-MB018六轴陀螺仪模块电路图注：4.7K：4.7kΩ，510R：510Ω，GND朝下10.9STM32F103和ATK-MB018六轴陀螺仪模块应用设计实例QMI8658A是一款针对大众市场的高性价比六轴传感器，具有低功耗、低噪声和小封装的特点。该传感器内部集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计，可以通过I3C、I2C以及三线或四线SPI接口与微控制器进行数据交互，传输速率可达400kHz/s。陀螺仪的角速度测量范围最高可达±2048°/s，具有良好的动态响应特性；加速度计的