MQ135 气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二 氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在污染气体时,传感器的电导率随空 气中污染气体浓度的增加而增大。MQ135 气体传感器对氨气、硫化物、苯系 蒸汽的灵敏度高,对烟雾和其他有害气体的监测也很理想。这种传感器可检 测多种有害气体,是一款适合多种应用的低成本传感器。
模块来源
采购链接:
MQ-135 空气质量传感器 MQ135传感器 有害气体检测模块
资料下载链接:
https://pan.baidu.com/s/1B8WhPIzTmWwQsFFVayRpAA?pwd=9966
资料提取码:9966
规格参数
工作电压:3.3V ~ 5V
工作电流:150MA
输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出
读取方式:ADC
管脚数量:4 Pin(2.54mm间距排针)
以上信息见厂家资料文件
移植过程
我们的目标是将例程移植至开发板上【能够判断当前环境状况的功能】。首先要获取资料,查看数据手册应如何实现读取数据,再移植至我们的工程。
查看资料
本品在较宽的浓度范围内对氨气,氮氧化合物,醇类,芳族化合物,硫化物,烟雾有良好的灵敏度,具有长寿命、低成本、驱动电路简单等优点.
其对应的原理图,AO输出为MQ传感器直接输出的电压,所以为模拟量;DO为经过LM393进行电压比较后,输出高低电平,所以为数字量。
因此DO引脚可以配置为GPIO的输入模式,AO引脚需要配置为ADC模拟输入模式。
引脚选择
这里选择的引脚见引脚接线表
☠ 特别注意
我们的芯片是 D133EBS
它的ADC参考电压是2.5V
, 最高只能读到2.5V(也就是输入3.3V它显示出来的也是2.5V) ,所以我们需要在外面给它进行分压,将模块输出的最高3.3V电压分压成最高1.65V,然后在程序中将ADC读到的数据乘2
得到真实的数据。
进行分压会损失一定的精度,但这是必要的!
分压计算公式:
原理图结构:
根据计算公式,我们可以算出来分压之后的电压为模块AO引脚输出的一半!!
代码移植
下载为大家准备的驱动代码文件夹,复制到自己工程中\luban-lite\application\rt-thread\helloworld\user-bsp
文件夹下
提示
如果未找到 user-bsp
这个文件夹,说明你未进行模块移植的前置操作。请转移到手册使用必要操作(点击跳转)中进行必要的配置操作!!!
接下来打开自己的工程,开始修改Kconfig文件。
1、在 VSCode 中打开 application\rt-thread\helloworld\Kconfig 文件
2、在该文件的 #endif
前面添加该模块的 Kconfig路径语句
# MQ-135空气质量传感器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/mq-135-sensor/Kconfig"
2
menuconfig操作
1、我们 双击 luban-lite
文件夹下的 win_env.bat
脚本打开env工具:
2、输入以下命令列出所有可用的默认配置:
scons --list-def
3、选择 d13x_JLC_rt-thread_helloworld
这个配置!这个是我们衡山派开发板的默认配置!输入以下命令即可:
scons --apply-def=7
或者
scons --apply-def=d13x_JLC_rt-thread_helloworld_defconfig
这两个命令作用是一样的,一个是 文件名 ,一个是 编号 !!!
4、输入以下命令进入menuconfig菜单
scons --menuconfig
进入以下界面:
5、选中 Porting code using the LCKFB module
按
Y
选中按
N
取消选中方向键
左右
调整 最下面菜单的选项方向键
上下
调整 列表的选项
回车
执行最下面菜单的选项
6、回车进入 Porting code using the LCKFB module
菜单
7、按方向键 上下
选中 USing MQ135 sensor
后按 Y
键,看到前面括号中出现一个 *
号,就可以下一步了。
8、按方向键 左右
选中 <Save>
然后一路回车
,然后 退出
即可
编译
我们 保存并退出menuconfig菜单 之后,输入以下命令进行编译:
scons
或
scons -j16
-j 用来选择参与编译的核心数: 我这里是选择16
大家可以根据自己的电脑来选择
核心越多编译越快
如果写的数量高于电脑本身,那么就自动按照最高可用的来运行!
镜像烧录
编译完成之后会在 \luban-lite\output\d13x_JLC_rt-thread_helloworld\images
文件夹下生成一个 d13x_JLC_v1.0.0.img
镜像文件!
然后我们烧录镜像,具体的教程请查看:镜像烧录(点击跳转🚀)
到这里完成了,请移步到 最后一节 进行移植验证。
工程代码解析
bsp_mq135.c
/*
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*/
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "hal_adcim.h"
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_log.h"
#include "hal_gpai.h"
#include <stdio.h>
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_mq135.h"
// adc设备名称
#define ADC_DEVICE_NAME "gpai"
// adc通道
#define ADC_CHANNEL 6
// 电压基准
#define VREF_ADC_HSPI 2.5
// DO引脚号获取
#define DO_PIN rt_pin_get("PE.14")
// DO引脚状态读取
#define GET_DO_IN rt_pin_read(DO_PIN)
static struct rt_adc_device *adc_dev = NULL;
/**********************************************************
* 函 数 名 称:MQ135_Init
* 函 数 功 能:初始化ADC
* 传 入 参 数:无
* 函 数 返 回:RT_EOK成功 -RT_ERROR失败
* 作 者:LCKFB
* 备 注:LP
**********************************************************/
int MQ135_Init(void)
{
// 获取设备句柄
adc_dev = (struct rt_adc_device *)rt_device_find(ADC_DEVICE_NAME);
if (adc_dev == RT_NULL)
{
LOG_E("Failed to open %s device", ADC_DEVICE_NAME);
return -RT_ERROR;
}
// 使能adc通道
int ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_CHANNEL);
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("Failed to [rt_adc_enable] !!!");
return -RT_ERROR;
}
aicos_mdelay(200);
// 设定DO引脚的模式
rt_pin_mode(DO_PIN, PIN_MODE_INPUT);
return RT_EOK;
}
/**********************************************************
* 函 数 名 称:MQ135_DeInit
* 函 数 功 能:清除ADC初始化
* 传 入 参 数:无
* 函 数 返 回:RT_EOK成功 -RT_ERROR失败
* 作 者:LCKFB
* 备 注:LP
**********************************************************/
int MQ135_DeInit(void)
{
int ret = rt_adc_disable(adc_dev, ADC_CHANNEL);
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("[%d]:Failed to [rt_adc_disable] !!!", __LINE__);
return -RT_ERROR;
}
return RT_EOK;
}
/**********************************************************
* 函 数 名 称:MQ135_Get_Value
* 函 数 功 能:获得某个通道的值
* 传 入 参 数:电压存储地址
* 函 数 返 回:RT_EOK成功 -RT_ERROR失败
* 作 者:LCKFB
* 备 注:ADC每个时间
**********************************************************/
int MQ135_Get_Value(float *Voltage)
{
int value = 0; // 累计读取的数据
int count = 5; // 采集次数
int valid_count = 0; // 有效读取次数
int return_Value = 0; // 分压之后还原的数据
while(count--)
{
uint32_t temp = rt_adc_read(adc_dev, ADC_CHANNEL);
if(temp < 4096) // 确保不会把校验数据计算进来
{
// rt_kprintf("[%d]adc temp = [%d]\n",valid_count+1,temp);
value += temp;
valid_count++;
}
aicos_mdelay(5); // 延时5ms
}
// 如果没有有效的读取
if(!valid_count)
{
return -RT_ERROR; // 返回一个错误代码
}
return_Value = value / valid_count; // 计算平均值
/* 因为电压分压为了二分之一所以需要还原 */
*Voltage = (( VREF_ADC_HSPI / 4095.0 ) * return_Value) * 2; // 换算成电压
return RT_EOK;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:MQ135_Get_DO_In
* 函 数 说 明:读取DO引脚的电平状态
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:DO引脚状态
* 作 者:LCKFB
* 备 注:无
******************************************************************/
int MQ135_Get_DO_In(void)
{
if( GET_DO_IN == 1)
{
return 1;
}
return 0;
}
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bsp_mq135.h
/*
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*/
#ifndef __BSP_MQ135_H__
#define __BSP_MQ135_H__
#include "stdio.h"
int MQ135_Init(void);
int MQ135_DeInit(void);
int MQ135_Get_Value(float *Voltage);
int MQ135_Get_DO_In(void);
#endif
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Kconfig
这个是一个menuconfig中的选项,如果在菜单中选中该选项,就会在rtconfig.h
中定义一个语句,用来if判断条件编译之类的。
config LCKFB_MQ135_SENSOR
bool "USing MQ135 sensor"
select AIC_USING_GPAI
select AIC_USING_GPAI6
default n
help
More information is available at: https://wiki.lckfb.com/
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SConscript
自动化构建文件,如果定义了 LCKFB_MQ135_SENSOR
和 USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE
就自动编译当前目录下的文件!!
Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
import rtconfig
from building import *
cwd = GetCurrentDir()
CPPPATH = [cwd]
src = []
if GetDepend('LCKFB_MQ135_SENSOR') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))
group = DefineGroup('lckfb-mq135-sensor', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)
Return('group')
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test_mq_135_sensor.c
这个文件定义了一个MQ135气体传感器处理的线程,初始化了传感器的硬件抽象层,并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。
MQ135传感器通常用于检测空气中的有害气体,如一氧化碳、氨气、苯、甲苯、氮氧化物等。以下是对该文件中关键部分的解析:
线程入口函数逻辑 (mq135_thread_entry
)
- 初始化一个循环计数器
while_count
。 - 进入一个无限循环,每次循环时:
- 尝试读取MQ135传感器的电压值到
Voltage
变量中。 - 如果读取失败,打印错误信息。
- 如果读取成功,将电压值乘以100以便于打印小数点后两位,然后打印电压值。
- 检查传感器的数字输出(DO)引脚状态,如果为低电平(0),则打印警告信息。
- 当循环计数器达到100时,重置计数器并提示用户如何退出传感器测试。
- 每次循环结束后,线程挂起1000毫秒。
- 尝试读取MQ135传感器的电压值到
以下是 test_mq135_sensor
和 test_exit_mq135_sensor
函数的逻辑:
test_mq135_sensor
:- 调用
MQ135_Init
初始化传感器。 - 如果初始化成功,创建并启动线程
mq135_thread
。
- 调用
test_exit_mq135_sensor
:- 删除线程
mq135_thread
。 - 调用
MQ135_DeInit
去初始化传感器。 - 打印退出成功的信息。
- 删除线程
这两个函数都被导出为命令行接口(MSH)的命令,使得用户可以通过命令行来启动和退出MQ135传感器的测试。
以下是对该文件中关键宏定义和变量的解释:
THREAD_PRIORITY
定义了线程的优先级。THREAD_STACK_SIZE
定义了线程的栈大小。THREAD_TIMESLICE
定义了线程的时间片。mq135_thread
是线程控制块的指针,用于创建和操作线程。
总结来说,提供了一个用于测试MQ135气体传感器功能的线程,可以通过命令行接口来启动和停止这个测试。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_mq135.h"
#define THREAD_PRIORITY 25 // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE 1024 // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE 25 // 时间片
static rt_thread_t mq135_thread = RT_NULL; // 线程控制块
// 线程入口函数
static void mq135_thread_entry(void *param)
{
int while_count = 1;
while(while_count++)
{
/* 电压数值缓存区 */
float Voltage = 0;
/* 判断是否读取成功 */
if(RT_EOK != MQ135_Get_Value(&Voltage))
{
LOG_E("Failed to MQ135_Get_Value !!!");
}
else
{
/* 将数字扩大100倍 */
uint32_t temp_voltage = Voltage * 100;
/* 打印数据,分别处理小数点前的数据和后面的数据! */
rt_kprintf("Read Voltage_Value = %d.%02dV\n", temp_voltage/100, temp_voltage%100); // 电压
}
/* 检测DO引脚 */
if(MQ135_Get_DO_In() == 0)
{
rt_kprintf("DO!!!\n");
}
/* 循环提示 */
if(while_count >= 100)
{
while_count = 1;
rt_kprintf("\nType [test_exit_mq135_sensor] command to exit \n");
rt_kprintf("Note: Pressing [TAB] as you type will autocomplete the command\n");
rt_thread_mdelay(2000);
}
rt_thread_mdelay(1000);
}
}
static void test_mq135_sensor(int argc, char **argv)
{
int ret = MQ135_Init();
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("Failed to [MQ135_Init] !!!");
return;
}
/* 创建线程,名称是 mq135_thread,入口是 mq135_thread_entry */
mq135_thread = rt_thread_create("mq135_thread",
mq135_thread_entry, RT_NULL,
THREAD_STACK_SIZE,
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
/* 如果获得线程控制块,启动这个线程 */
if (mq135_thread != RT_NULL)
rt_thread_startup(mq135_thread);
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_mq135_sensor, mq135 sensor test);
/* 退出函数 */
void test_exit_mq135_sensor(void)
{
int ret = rt_thread_delete(mq135_thread);
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("failed to test_exit_mq135_sensor !!");
return;
}
ret = MQ135_DeInit();
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("Failed to [MQ135_DeInit] !!!");
return;
}
else
{
rt_kprintf("\nMQ135_DeInit successful!!!\n");
}
rt_kprintf("\n========mq135 sensor exit successful !!========\n");
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_exit_mq135_sensor, exit mq135 sensor test);
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移植验证
我们使用串口调试,将 USB转TTL模块 连接到衡山派开发板上面!!
具体的教程查看:串口调试(点击跳转🚀)
串口波特率默认为
115200
我们在输入下面的命令运行该模块的线程:
输入的时候按下
TAB键
会进行命令补全!!
test_mq135_sensor
模块上电效果: