STM32讀取MQ2煙霧濃度數(shù)據(jù)判斷煙霧是否超標(biāo)

【1】MQ2傳感器是什么？

MQ2傳感器是一種可探測(cè)多種氣體的傳感器，常用于監(jiān)測(cè)煙霧、液化氣、丙酮、乙醇、甲醛、天然氣等有害氣體。MQ2傳感器基于半導(dǎo)體敏感元件，通過(guò)檢測(cè)氣體中有害物質(zhì)的濃度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)。

MQ2傳感器具有以下特點(diǎn)：

• 可靠性高：采用優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體敏感元件，響應(yīng)速度快、靈敏度高。
• 響應(yīng)時(shí)間快：在檢測(cè)到有害氣體時(shí)能夠立即發(fā)出警報(bào)。
• 易于集成：小巧輕便，易于安裝和集成到各種設(shè)備中。
• 價(jià)格低廉：相對(duì)于其他氣體檢測(cè)傳感器，MQ2傳感器的價(jià)格較為低廉。

MQ2傳感器廣泛應(yīng)用于家庭、工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保等領(lǐng)域，幫助人們實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體濃度，保障生命健康和財(cái)產(chǎn)安全。

【2】MQ2傳感器濃度如何轉(zhuǎn)換？

MQ2傳感器的電壓輸出值可以通過(guò)ADC進(jìn)行采集。MQ2傳感器檢測(cè)到煙霧等有害氣體時(shí)，其敏感材料的電阻值會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致輸出電壓值的變化。因此，可以通過(guò)采集MQ2傳感器的輸出電壓值來(lái)判斷煙霧濃度。

MQ2傳感器的輸出電壓與煙霧濃度之間的關(guān)系是線性的，需要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換才能得出準(zhǔn)確的煙霧濃度。

常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換方法如下：

（1）標(biāo)定法

將MQ2傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)煙霧環(huán)境中，記錄其輸出電壓值和對(duì)應(yīng)的煙霧濃度，并建立二者之間的關(guān)系模型。然后再使用這個(gè)模型將采集到的MQ2傳感器輸出電壓值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的煙霧濃度。該方法測(cè)量精度較高，但需要專業(yè)儀器作為標(biāo)準(zhǔn)煙霧環(huán)境。

（2）經(jīng)驗(yàn)公式法

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，MQ2傳感器的電壓輸出值與實(shí)際煙霧濃度之間呈現(xiàn)出某種函數(shù)關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出該函數(shù)關(guān)系，就可以將MQ2傳感器的電壓輸出值直接轉(zhuǎn)換為煙霧濃度。該方法需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和擬合，相對(duì)較為復(fù)雜。

（3）查表法

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到一系列MQ2傳感器輸出電壓值與對(duì)應(yīng)煙霧濃度的關(guān)系數(shù)據(jù)，形成一張轉(zhuǎn)換表格。在實(shí)際使用過(guò)程中，將采集到的MQ2傳感器輸出電壓值查表后即可得到相應(yīng)的煙霧濃度。該方法簡(jiǎn)單易行，但需要大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。

【3】STM32采集MQ2煙霧濃度

以下是一個(gè)基于STM32F103C8T6和MQ2傳感器的示例代碼，它可以采集MQ2的煙霧濃度并通過(guò)串口打印出來(lái)。請(qǐng)注意，此示例使用了HAL庫(kù)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)
  {
  // 啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換
  HAL_ADC_Start(&hadc1);
  // 等待轉(zhuǎn)換完成
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
  // 獲取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果
  uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
?
  // 將ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換為煙霧濃度
  SmokeDensity = (float)adc_value / 4095 * 100;
?
  // 將數(shù)據(jù)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);
?
  // 延遲一段時(shí)間再次采集
  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

在此示例代碼中，PA1被配置成了模擬輸入通道，并在ADC采樣時(shí)使用。通過(guò)將采集到的ADC值轉(zhuǎn)換為煙霧濃度并打印出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MQ2傳感器的煙霧檢測(cè)。

審核編輯：湯梓紅