GP2Y1014AU粉尘传感器

模块来源

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.7cc82e8df4Wdoa&id=44147655343&_u=82t4uge5bdc4)

规格参数

工作电压：5-7V
消耗电流：最大20mA
最小粒子检出值：0.8微米
灵敏度：0.5V(0.1mg/m3)
清洁空气中电压：0.9V （典型）
重量：15g
尺寸大小：46x30x17.6mm

移植过程

我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB上能够判断粉尘浓度的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

查看资料

GP2Y1014AU粉尘传感器在其中间有一个洞，空气可以自由流通，传感器内部邻角位置安装有红外发光二极管和光电晶体管，红外发光二极管定向发送红外光，当空气中有颗粒物阻碍红外线时，红外线发生漫反射，光电晶体管接收到红外光线，信号输出引脚电压会随之发生变化。该电压值在一定范围内与灰尘浓度成线性关系，因此在使用过程中，需要使用 ADC 采集该电压信号，并通过该电压值计算出空气中的灰尘浓度。

引脚选择

移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与第二章的第1小节【DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_dust.c与bsp_dust.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_dust.c中，编写如下代码。

/*
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 * Date           Author       Notes
 * 2024-05-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "bsp_dust.h"
#include "board.h"
#include "stdio.h"

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Dust_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：粉尘传感器引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Dust_GPIO_Init(void)
{
    // 关闭相关的寄存器保护
    LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);

    stc_gpio_init_t stcGpioInit;

    // ADC引脚初始化
    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinAttr        = PIN_ATTR_ANALOG;    // 设置引脚属性为模拟
    stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_RST;       // 引脚状态为复位状态
    stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_IN;         // 引脚方向为输入

    stcGpioInit.u16Latch          = PIN_LATCH_OFF;      // 关闭锁存器
    stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_OFF;         // 关闭上拉电阻
    stcGpioInit.u16Invert         = PIN_INVT_OFF;       // 不反相输入信号
    stcGpioInit.u16ExtInt         = PIN_EXTINT_OFF;     // 关闭外部中断功能
    stcGpioInit.u16PinInputType   = PIN_IN_TYPE_SMT;

    // OUT 初始化
    (void)GPIO_Init(PORT_OUT, GPIO_OUT, &stcGpioInit);

    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_IN;         // 引脚方向为输入
    stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_OFF;         // 关闭上拉电阻
    // LED 初始化
    (void)GPIO_Init(PORT_LED, GPIO_LED, &stcGpioInit);

    // 使能 ADC 时钟
    FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG_OUT_ADC, ENABLE);

    stc_adc_init_t stcAdcInit;

    // 使用基本参数初始化ADC结构体
    (void)ADC_StructInit(&stcAdcInit);
    stcAdcInit.u16ScanMode   = ADC_MD_SEQA_SINGLESHOT;   // 设置ADC为单次扫描模式
    stcAdcInit.u16Resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT;     // 设置ADC分辨率为12位
    stcAdcInit.u16DataAlign  = ADC_DATAALIGN_RIGHT;      // 设置ADC数据右对齐

    // 初始化ADC
    (void)ADC_Init(PORT_OUT_ADC, &stcAdcInit);

    // 通道重映射
    ADC_ChRemap(PORT_OUT_ADC, CHANNEL_OUT_ADC, GPIO_OUT_REMAP);

    // ADC使能
    ADC_ChCmd(PORT_OUT_ADC, ADC_SEQ_A, CHANNEL_OUT_ADC, ENABLE); // 使能ADC通道11
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：adc_GET
 * 函 数 说 明：读取一次ADC数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读取的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int adc_GET(void)
{
    static uint16_t adcValue;
    __IO uint32_t TimeOut = 0UL;

    /* 只能启动序列 A 的转换。
       序列 B 需要硬件触发才能启动转换。*/
    ADC_Start(PORT_OUT_ADC);

    // 等待ADC转换完成
    while(SET != ADC_GetStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOCA))
    {
        // 如果超时
        if(TimeOut > 500)
        {
            // 清除标志位
            ADC_ClearStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);

            // 停止ADC转换
            ADC_Stop(PORT_OUT_ADC);

            // 打印错误信息
            printf("ERROR = ADC 等待序列 A 转换【超时】!!\r\n");

            // 返回0
            return 0;
        }

        // 每次循环是延时1ms
        TimeOut++;
        delay_ms(1);
    }

    // 如果转换完成，清除标志位。
    ADC_ClearStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);

    // 采集一次数据
    adcValue = ADC_GetValue(PORT_OUT_ADC, CHANNEL_OUT_ADC);

    // 返回数据
    return adcValue;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_ADC_Value
 * 函 数 说 明：对ADC值进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：num采集次数
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(void)
{
        uint32_t Data = 0;

        for(int i = 0; i < SAMPLES; i++)
        {
                Data += adc_GET();

                delay_ms(2);
        }

        Data = Data / SAMPLES;

        return Data;
}

int Filter(int m)
{
    static int flag_first = 0, _buff[], sum;
    const int _buff_max = 10;
    int i;

    if (flag_first == 0)
    {
        flag_first = 1;
        for (i = 0, sum = 0; i < _buff_max; i++)
        {
            _buff[] = m;
            sum += _buff[];
        }
        return m;
    }
    else
    {
        sum -= _buff[];
        for (i = 0; i < (_buff_max - 1); i++)
        {
            _buff[] = _buff[];
        }
        _buff[] = m;
        sum += _buff[];

        i = sum / 10.0;
        return i;
    }
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_dust_concentration
 * 函 数 说 明：读取粉尘浓度
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：粉尘浓度
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float Read_dust_concentration(void)
{
    unsigned int value=0;
    float f_value = 0;


    GPIO_ResetPins(PORT_LED, GPIO_LED);

    delay_us(280);
    value = Get_ADC_Value();
    delay_us(40);

    GPIO_SetPins(PORT_LED, GPIO_LED);

    delay_us(9680);

    value = Filter(value);
    f_value = 0.17*value-0.1; //转换公式
    return f_value;
}

在文件bsp_dust.h中，编写如下代码。

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 */

#ifndef _BSP_DUST_H_
#define _BSP_DUST_H_

#include "hc32_ll.h"

#define PORT_LED            GPIO_PORT_A
#define GPIO_LED            GPIO_PIN_02

#define PORT_OUT            GPIO_PORT_C
#define GPIO_OUT            GPIO_PIN_01
#define GPIO_OUT_REMAP      ADC12_PIN_PC1

#define FCG_OUT_ADC         FCG3_PERIPH_ADC1
#define PORT_OUT_ADC        CM_ADC1
#define CHANNEL_OUT_ADC     ADC_CH11

 //采样次数
#define SAMPLES         30

void Dust_GPIO_Init(void);
float Read_dust_concentration(void);
#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

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 */
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_dust.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();
    uart1_init(115200U);

    printf("Demo Start......\r\n");
    Dust_GPIO_Init();
    while(1)
    {
        printf("粉尘百分比 = %.2f\r\n",Read_dust_concentration());
        delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：

模块移植成功案例代码：

文件下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->HC32版本模块移植代码下载 里面的该章节压缩包中。