MQ-2烟雾检测传感器
MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200~3000摄氏度时，二氧化锡表面吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至面变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息。烟雾浓度越大导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。
模块来源
采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-24706531953.12.4cd36a4bho6MgR&id=522572009794
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1ETxqg03p5fEjKS7AZ2kV6w
资料提取码：dfr1
规格参数
工作电压：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）
移植过程
我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB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，再移植至我们的工程。
查看资料
MQ-2烟雾传感器对液化气、天然气、城市煤气灵敏度较高。需要注意的是：在使用之前必须加热一段时间，否则其输出的电阻和电压不准确。其检测可燃气体与烟雾的范围100~10000ppm(ppm为体积浓度。 1ppm=1立方厘米/1立方米)。带有双路信号输出（模拟量输出AO和数字量输出DO）。当气体浓度未超过设定阈值时，数字接口DO口输出低电平，模拟接口AO电压基本为0v左右；当气体影响超过设定阈值时，模块数字接口DO输出高电平，模拟接口AO输出的电压会随着气体的影响慢慢增大。阈值由模块上的可调电阻控制。
其对应的原理图，AO输出为MQ-2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。具体原理见光敏电阻光照传感器章节的2.3.3.1 查看资料。
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
想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过数据手册进行查看。
在数据手册的第44页，是关于HC32F4A0系列芯片引脚的功能定义示意图。
当前只有AO引脚需要使用到ADC接口，所以DO引脚可以使用开发板上其他的GPIO。这里选择使用PC1的附加ADC功能。
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_mq2.c与bsp_mq2.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_mq2.c中，编写如下代码。
c
/*
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*/
#include "bsp_mq2.h"
#include "board.h"
#include "stdio.h"
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Adc_Init
* 函 数 说 明：初始化ADC功能
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：lckfb.com
* 备 注：无
******************************************************************/
void Adc_Init(void)
{
// 关闭相关的寄存器写保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_GPIO | LL_PERIPH_FCG | LL_PERIPH_PWC_CLK_RMU);
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;
// AO 初始化
(void)GPIO_Init(PORT_MQ2_AO, GPIO_MQ2_AO, &stcGpioInit);
// 使能 ADC 时钟
FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG_MQ2_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_CONT; // A序列连续采集，B序列禁止
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_ADC, &stcAdcInit);
// 通道重映射
ADC_ChRemap(PORT_ADC, CHANNEL_ADC, GPIO_MQ2_AO_REMAP);
// ADC使能
ADC_ChCmd(PORT_ADC, ADC_SEQ_A, CHANNEL_ADC, ENABLE); // 使能ADC通道
__IO uint32_t TimeOut = 0UL;
// ADC启动，开始转换。
ADC_Start(PORT_ADC);
// 等待ADC转换完成
while(SET != ADC_GetStatus(PORT_ADC, ADC_FLAG_EOCA))
{
// 如果超时
if(TimeOut > 500)
{
// 清除标志位
ADC_ClearStatus(PORT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);
// 停止ADC转换
ADC_Stop(PORT_ADC);
// 打印错误信息
printf("ERROR = ADC 等待序列 A 转换【超时】!!\r\n");
return;
}
// 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_ADC, ADC_FLAG_EOCA);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Get_Adc_Value
* 函 数 说 明：采集ADC数据平均值
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
* 作 者：lckfb.com
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_Value(void)
{
unsigned char i = 0;
unsigned int AdcValue = 0;
/* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
for(i=0; i< SAMPLES; i++)
{
/* 累加 */
AdcValue += ADC_GetValue(PORT_ADC, CHANNEL_ADC);
}
/* 求平均值 */
AdcValue = AdcValue / SAMPLES;
printf("AdcValue平均值：%d\r\n",AdcValue);
return AdcValue;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Get_MQ2_Percentage_value
* 函 数 说 明：读取MQ2值，并且返回百分比
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：返回百分比
* 作 者：lckfb.com
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_MQ2_Percentage_value(void)
{
int adc_max = 4095;
int adc_new = 0;
int Percentage_value = 0;
adc_new = Get_Adc_Value();
Percentage_value = ((float)adc_new/(float)adc_max) * 100;
return Percentage_value;
}1
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在文件bsp_mq2.h中，编写如下代码。
c
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*/
#ifndef _BSP_MQ2_H_
#define _BSP_MQ2_H_
#include "hc32_ll.h"
#define FCG_MQ2_ADC FCG3_PERIPH_ADC1
#define PORT_ADC CM_ADC1
#define CHANNEL_ADC ADC_CH11
#define PORT_MQ2_AO GPIO_PORT_C
#define GPIO_MQ2_AO GPIO_PIN_01
#define GPIO_MQ2_AO_REMAP ADC12_PIN_PC1
#define PORT_MQ2_DO GPIO_PORT_A
#define GPIO_MQ2_DO GPIO_PIN_01
//采样次数
#define SAMPLES 30
/************************
//之前的单路采集
void ADC_Init(void);
unsigned int Get_ADC_Value(void);
**************************/
void Adc_Init(void);
unsigned int Get_Adc_Value(void);
unsigned int Get_MQ2_Percentage_value(void);
unsigned int Get_MQ2_Percentage_value(void);
#endif1
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移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。
c
/*
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* Date Author Notes
* 2024-04-13 LCKFB-LP first version
*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_mq2.h"
int32_t main(void)
{
board_init();
uart1_init(115200U);
// 关闭GPIO寄存器写保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_GPIO);
Adc_Init();
printf("ADC demo start\r\n");
while(1)
{
printf("MQ2 = %d%%\r\n", Get_MQ2_Percentage_value() );
delay_ms(1000);
}
}1
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上电现象：输出ADC值和换算后的烟雾浓度百分比。
移植成功案例代码：