STM32读取MQ2烟雾浓度数据判断烟雾是否超标

发布时间:2024-06-03  

【1】MQ2传感器是什么?

MQ2传感器是一种可探测多种气体的传感器,常用于监测烟雾、液化气、丙酮、乙醇、甲醛、天然气等有害气体。MQ2传感器基于半导体敏感元件,通过检测气体中有害物质的浓度变化来实现气体检测。


MQ2传感器具有以下特点:



可靠性高:采用优质半导体敏感元件,响应速度快、灵敏度高。

响应时间快:在检测到有害气体时能够立即发出警报。

易于集成:小巧轻便,易于安装和集成到各种设备中。

价格低廉:相对于其他气体检测传感器,MQ2传感器的价格较为低廉。

MQ2传感器广泛应用于家庭、工业、医疗、环保等领域,帮助人们实时监测气体浓度,保障生命健康和财产安全。


【2】MQ2传感器浓度如何转换?

MQ2传感器的电压输出值可以通过ADC进行采集。MQ2传感器检测到烟雾等有害气体时,其敏感材料的电阻值会发生变化,从而导致输出电压值的变化。因此,可以通过采集MQ2传感器的输出电压值来判断烟雾浓度。


MQ2传感器的输出电压与烟雾浓度之间的关系是线性的,需要进行一定的转换才能得出准确的烟雾浓度。


常见的转换方法如下:


(1)标定法


将MQ2传感器置于标准烟雾环境中,记录其输出电压值和对应的烟雾浓度,并建立二者之间的关系模型。然后再使用这个模型将采集到的MQ2传感器输出电压值转换为相应的烟雾浓度。该方法测量精度较高,但需要专业仪器作为标准烟雾环境。


(2)经验公式法


根据经验统计,MQ2传感器的电压输出值与实际烟雾浓度之间呈现出某种函数关系。通过实验数据拟合出该函数关系,就可以将MQ2传感器的电压输出值直接转换为烟雾浓度。该方法需要进行多次实验,并对数据进行处理和拟合,相对较为复杂。


(3)查表法


通过实验得到一系列MQ2传感器输出电压值与对应烟雾浓度的关系数据,形成一张转换表格。在实际使用过程中,将采集到的MQ2传感器输出电压值查表后即可得到相应的烟雾浓度。该方法简单易行,但需要大量实验数据作为基础。


【3】STM32采集MQ2烟雾浓度

以下是一个基于STM32F103C8T6和MQ2传感器的示例代码,它可以采集MQ2的烟雾浓度并通过串口打印出来。请注意,此示例使用了HAL库和CubeMX配置工具。


#include "main.h"

#include "stdio.h"

#include "string.h"

ADC_HandleTypeDef hadc1;

UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_ADC1_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);

float SmokeDensity;

int main(void)

{

 HAL_Init();

 SystemClock_Config();

 MX_GPIO_Init();

 MX_ADC1_Init();

 MX_USART1_UART_Init();

 while (1)

  {

  // 启动ADC转换

  HAL_ADC_Start(&hadc1);

  // 等待转换完成

  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);

  // 获取ADC转换结果

  uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

  // 将ADC转换结果转换为烟雾浓度

  SmokeDensity = (float)adc_value / 4095 * 100;

  // 将数据打印到串口

  char msg[50];

  sprintf(msg, "Smoke density: %.2f%%n", SmokeDensity);

  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)msg, strlen(msg), 1000);

  // 延迟一段时间再次采集

  HAL_Delay(5000);

  }

}

void SystemClock_Config(void)

{

 RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

 RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

 /** Configure the main internal regulator output voltage 

 */

 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

 __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

 /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters

 * in the RCC_OscInitTypeDef structure.

 */

 RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

 RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

 RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;

 RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

 RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

 RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;

 if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

  {

  Error_Handler();

  }

 /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks

 */

 RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

 RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

 RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

 RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

 RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

 if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)

  {

  Error_Handler();

  }

}

static void MX_ADC1_Init(void) 

{

    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

    /** Common config 

 */

    hadc1.Instance = ADC1;

    hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;

    hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;

    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;

    hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;

    hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;

    hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;

    if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) 

    {

        Error_Handler();

    }

    /** Configure Regular Channel 

 */

    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;

    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;

    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_13CYCLES_5;

    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) 

    {

        Error_Handler();

    }

}

static void MX_USART1_UART_Init(void) 

{

    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init

      .Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) 

    {

        Error_Handler();

    }

}

static void MX_GPIO_Init(void) 

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    /* GPIO Ports Clock Enable */

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    /*Configure GPIO pin : PA1 */

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}

void Error_Handler(void) 

{

    while(1);

}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT

void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) 

{

}

#endif

在此示例代码中,PA1被配置成了模拟输入通道,并在ADC采样时使用。通过将采集到的ADC值转换为烟雾浓度并打印出来,可以实现对MQ2传感器的烟雾检测。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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