【CW32模塊使用】MQ-4甲烷檢測傳感器

MQ-4氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在燃料氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。MQ-4氣體傳感器中對甲烷的靈敏度高，對丙烷，丁烷也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。

一、模塊來源

模塊實物展示：

資料下載鏈接：

https://pan.baidu.com/s/1B8WhPIzTmWwQsFFVayRpAA?pwd=9966
資料提取碼：9966

二、規(guī)格參數(shù)

工作電壓：3.3V ~ 5V

工作電流：150MA

輸出方式: DO接口為數(shù)字量輸出 AO接口為模擬量輸出

讀取方式：ADC

管腳數(shù)量：4 Pin（2.54mm間距排針）

以上信息見廠家資料文件

三、移植過程

我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠判斷當(dāng)前環(huán)境狀況的功能】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

MQ-4氣體傳感器對甲烷靈敏度高，對酒精及其他一些干擾性氣體有較強的抗干擾能力。

其對應(yīng)的原理圖，AO輸出為MQ傳感器直接輸出的電壓，所以為模擬量；DO為經(jīng)過LM393進行電壓比較后，輸出高低電平，所以為數(shù)字量。

因此DO引腳可以配置為GPIO的輸入模式，AO引腳需要配置為ADC模擬輸入模式。

3.2引腳選擇

想要使用ADC，需要確定使用的引腳是否有ADC外設(shè)功能?？梢酝ㄟ^手冊進行查看。在用戶手冊439頁。

這里選擇使用PA5的附加ADC功能。

有ADC功能的引腳

模塊接線圖

3.3移植至工程

移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_mq4.c與bsp_mq4.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。

在文件bsp_mq4.c中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-21     LCKFB-LP    first version
 */

#include "bsp_mq4.h"


/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：ADC_MQ4_Init
 * 函 數(shù) 說 明：初始化ADC功能
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void ADC_MQ4_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體

    RCC_MQ_GPIO_ENABLE();        // 使能GPIO時鐘
    RCC_MQ_ADC_ENABLE();         // 使能ADC時鐘

    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_MQ_DO;          // GPIO引腳
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;     // 輸入模式
    GPIO_Init(PORT_MQ_GPIO, &GPIO_InitStruct);  // 初始化

    ANALOG_GPIO_ENABLE();                // PA05設(shè)定為模擬輸入

    /* ADC配置 */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                   // ADC初始化結(jié)構(gòu)體
    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;                     // ADC看門狗結(jié)構(gòu)體
    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;           // ADC單通道轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體

    // 配置ADC初始化結(jié)構(gòu)體
    ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode;  //單通道單次轉(zhuǎn)換模式
    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4;         // 時鐘頻率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz
    ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5個ADC時鐘周期
    ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA;       //VDDA參考電壓
    ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable;      //關(guān)閉跟隨器
    ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable;          //關(guān)閉內(nèi)置溫度傳感器
    ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable;        //不觸發(fā)DMA
    ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight;        //ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊
    ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable;        //轉(zhuǎn)換結(jié)果累加不使能

    //ADC模擬看門狗通道初始化
    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

    //配置單通道轉(zhuǎn)換模式
    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;      // 單通道ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果溢出保存
    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = CHANNEL_ADC;              // 選擇ADC轉(zhuǎn)換通道，AIN5:PA05
    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;   // ADC初始化結(jié)構(gòu)體
    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;     // ADC看門狗結(jié)構(gòu)體

    ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);             // 初始化配置

    ADC_Enable(); //ADC使能

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉(zhuǎn)換
}

/**********************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：ADC_GET
 * 函 數(shù) 功 能：讀取一次ADC值
 * 傳 入 參 數(shù)：無
 * 函 數(shù) 返 回：測量到的值
 * 作       者：LCKFB
 * 備       注：
**********************************************************/
uint32_t ADC_GET(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉(zhuǎn)換

    uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 獲取數(shù)據(jù)

    return adcValue;
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_Adc_MQ4_Value
 * 函 數(shù) 說 明：
 * 函 數(shù) 形 參：
 * 函 數(shù) 返 回：對應(yīng)掃描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_MQ4_Value(void)
{
        uint32_t Data = 0;

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

        Data = Data / SAMPLES;

        return Data;
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_MQ4_Percentage_value
 * 函 數(shù) 說 明：讀取MQ4值，并且返回百分比
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned int Get_MQ4_Percentage_value(void)
{
    int adc_max = 4095;
    int adc_new = 0;
    int Percentage_value = 0;

    adc_new = Get_Adc_MQ4_Value();

    Percentage_value = ((float)adc_new / (float)adc_max) * 100.f;
    return Percentage_value;
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_MQ4_DO_value
 * 函 數(shù) 說 明：獲取MQ4DO引腳的電平狀態(tài)
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：0=未檢測到高于靈敏度的酒精值 1=檢測到高于靈敏度的酒精值
 * 作       者：LC
 * 備       注：調(diào)整模塊上的滑動電阻即可調(diào)整靈敏度
******************************************************************/
char Get_MQ4_DO_value(void)
{
    if( GPIO_ReadPin(PORT_MQ_GPIO, GPIO_MQ_DO) == GPIO_Pin_RESET )
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return 1;
    }
}

在文件bsp_mq4.h中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-21     LCKFB-LP    first version
 */

#ifndef _BSP_MQ4_H_
#define _BSP_MQ4_H_

#include "board.h"


#define RCC_MQ_GPIO_ENABLE()    __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define RCC_MQ_ADC_ENABLE()     __RCC_ADC_CLK_ENABLE()

#define ANALOG_GPIO_ENABLE()    PA05_ANALOG_ENABLE()

#define CHANNEL_ADC             ADC_ExInputCH5

#define PORT_MQ_GPIO            CW_GPIOA

#define GPIO_MQ_AO              GPIO_PIN_5
#define GPIO_MQ_DO              GPIO_PIN_1

 //采樣次數(shù)
#define SAMPLES         30


void ADC_MQ4_Init(void);
unsigned int Get_Adc_MQ4_Value(void);
unsigned int Get_MQ4_Percentage_value(void);
char Get_MQ4_DO_value(void);

#endif

四、移植驗證

在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-21     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_mq4.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();        // 開發(fā)板初始化

    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200

    ADC_MQ4_Init();
    printf("ADC Demo Startrn");
    while(1)
    {
        printf("甲烷含量 = %d%%rnn", Get_MQ4_Percentage_value() );
        delay_ms(1000);
    }
}

移植現(xiàn)象：輸出換算后的甲烷濃度百分比。

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1eoJ8luqaw20s3-EAzKsdyQ?pwd=LCKF

提取碼：LCKF

審核編輯 黃宇