基于小熊派氣體傳感器MQ-2綜合實踐

前面，我們用光強(qiáng)傳感器做了很多實踐小項目，那么今天我們把項目稍微變一下，把光強(qiáng)傳感器換成氣體傳感器吧！原來光強(qiáng)傳感器相關(guān)文章鏈接如下:

基于小熊派光強(qiáng)傳感器BH1750實踐(multi_timer+狀態(tài)機(jī)工程應(yīng)用)

基于小熊派光強(qiáng)傳感器BH1750狀態(tài)機(jī)驅(qū)動項目升級(帶LCD屏顯示)

基于小熊派光強(qiáng)傳感器BH1750狀態(tài)機(jī)驅(qū)動項目再度升級(帶上位機(jī)曲線顯示)

今天我們介紹的這款傳感器是小熊派自帶的一個模塊，MQ-2氣體傳感器。

1、了解MQ-2

從手冊中了解到，這是一個可以檢測多種有害氣體的傳感器，看似很強(qiáng)大，等會我就來試一下，它是不是真的能檢測出來。

2、小熊派E53_SF1電路原理圖

這是模塊對應(yīng)底板的電路原理圖，從電路原理圖中了解到，這個傳感器是一個模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的器件(ADC),接在PC2管腳。

3、實踐需求定義

• 具備顯示傳感器數(shù)值(LCD實現(xiàn))
• 具備聲光報警功能(SF1板載LED、無源蜂鳴器)
• 當(dāng)傳感器數(shù)值超出用戶設(shè)定閾值時聲光報警(暫定用戶設(shè)定閾值為600ppm)
• 實時曲線數(shù)據(jù)傳輸(自定義串口協(xié)議)

4、實現(xiàn)需求

4.1 stm32cubemx配置硬件驅(qū)動參數(shù)

由于前面已經(jīng)寫過很多軟件上的設(shè)置了，所以這里只給出配置表，配置表可以通過CubeMX軟件自動生成。

最后會得到一個pdf文件，如下：

4.2 軟件實現(xiàn)

(1)傳感器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

typedef struct Sensor
{
    /*煙感值*/
    int Smoke_Value;
    /*報警燈狀態(tài)*/
    uint8_t Alarm_Led_Status : 1;
    /*報警蜂鳴器狀態(tài)*/
    uint8_t Alarm_Buzzer_Status : 1;
    /*是否打印曲線標(biāo)志*/
    uint8_t Display_Plot_Flag : 1 ;
    /*set方法*/
    void (*led_control)(struct Sensor *sensor_handle, uint8_t status);
    void (*buzzer_control)(struct Sensor *sensor_handle, uint8_t status);
    void (*plot_control)(struct Sensor *sensor_handle, uint8_t status);
    /*get方法*/
    int (*get_smoke_value)(struct Sensor *sensor_handle);
    int (*get_led_status)(struct Sensor *sensor_handle);
    int (*get_buzzer_status)(struct Sensor *sensor_handle);
    int (*get_plot_status)(struct Sensor *sensor_handle);
} Sensor ;
Sensor *MQ2_Sensor = NULL;

(2)實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里對應(yīng)的set/get方法

//設(shè)置報警燈狀態(tài)
void alarm_led_control(Sensor *sensor_handle, uint8_t status)
{
    sensor_handle->Alarm_Led_Status = status ;
    if(sensor_handle->Alarm_Led_Status)
        HAL_GPIO_WritePin(SF1_LED_GPIO_Port, SF1_LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
    else
        HAL_GPIO_WritePin(SF1_LED_GPIO_Port, SF1_LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}
//設(shè)置報警蜂鳴器狀態(tài)
void alarm_buzzer_control(Sensor *sensor_handle, uint8_t status)
{
    sensor_handle->Alarm_Buzzer_Status = status ;
    if(sensor_handle->Alarm_Buzzer_Status)
        HAL_TIM_PWM_Start(&htim16, TIM_CHANNEL_1);
    else
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim16, TIM_CHANNEL_1);
}
//設(shè)置曲線顯示
void plot_display_control(Sensor *sensor_handle, uint8_t status)
{
    sensor_handle->Display_Plot_Flag = status ;
}
//獲取led狀態(tài)
int get_led_status(Sensor *sensor_handle)
{
    return sensor_handle->Alarm_Led_Status ;
}
//獲取蜂鳴器狀態(tài)
int get_buzzer_status(Sensor *sensor_handle)
{
    return sensor_handle->Alarm_Buzzer_Status ;
}
//獲取曲線狀態(tài)
int get_plot_status(Sensor *sensor_handle)
{
    return sensor_handle->Display_Plot_Flag ;
}
//獲取煙感值
int get_smoke_value(Sensor *sensor_handle)
{
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);
    sensor_handle->Smoke_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    return sensor_handle->Smoke_Value ;
}

(3)實現(xiàn)傳感器接口注冊接口

/*提供訪問傳感器的接口*/
Sensor mq2_sensor_interface =
{
    /*設(shè)置接口*/
    .led_control = alarm_led_control,
    .buzzer_control = alarm_buzzer_control,
    .plot_control = plot_display_control,
    /*獲取接口*/
    .get_led_status = get_led_status,
    .get_buzzer_status = get_buzzer_status,
    .get_plot_status = get_plot_status,
    .get_smoke_value = get_smoke_value
};

/*注冊傳感器*/
int Sensor_Register(Sensor *sensor_handle)
{
    if(NULL == MQ2_Sensor)
    {
        MQ2_Sensor = sensor_handle ;

        if(NULL == MQ2_Sensor)
            return -1 ;
        else
        {
            MQ2_Sensor->led_control(MQ2_Sensor, 0);
            MQ2_Sensor->buzzer_control(MQ2_Sensor, 0);
            MQ2_Sensor->plot_control(MQ2_Sensor, 0);
        }
    }
    return 0 ;
}

(3)曲線傳輸協(xié)議定義

S1 序號 煙感值\r\n

(4)主程序?qū)崿F(xiàn)

int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */
    int smoke_value = 0 ;
    int serial_number = 0 ;
    char procol_buf[20] = {0};
    char display_buf[20] = {0};
    static uint8_t buzzer_flag = 0;
    static uint8_t led_status = 0 ;
    static uint8_t plot_status = 0 ;
    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_ADC1_Init();
    MX_SPI2_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_TIM16_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    Sensor_Register(&mq2_sensor_interface);
    printf("led_status:%d\n", mq2_sensor_interface.get_led_status(&mq2_sensor_interface));
    printf("buzzer_status:%d\n", mq2_sensor_interface.get_buzzer_status(&mq2_sensor_interface));
    printf("plot_status:%d\n", mq2_sensor_interface.get_plot_status(&mq2_sensor_interface));
    LCD_Init();
    LCD_Clear(BLACK);//清屏為黑色
    LCD_ShowString(5, 10, 240, 32, 32, "BearPi MQ-2");//顯示字符串，字體大小32*32
    Timer_Count = 0 ;

    /*設(shè)置曲線顯示*/
    mq2_sensor_interface.plot_control(&mq2_sensor_interface, 1);
    plot_status = mq2_sensor_interface.get_plot_status(&mq2_sensor_interface);
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        //printf("煙感值:%d\n",mq2_sensor_interface.get_smoke_value(&mq2_sensor_interface));
        /*判斷是否100ms到了，該計數(shù)由Systick提供，1ms中斷一次，100次則為100ms*/
        if(100 == Timer_Count)
        {
            Timer_Count = 0 ;
            /*流水號自增*/
            ++serial_number ;

            if(serial_number > 65535)
                serial_number = 0 ;

            smoke_value = mq2_sensor_interface.get_smoke_value(&mq2_sensor_interface) ;

            /*當(dāng)煙感值大于600ppm，則報警*/
            if(smoke_value > 600)
            {
                /*這里的buzzer_flag只執(zhí)行一次，避免重復(fù)執(zhí)行*/
                if(0 == buzzer_flag)
                {
                    buzzer_flag = 1 ;
                    mq2_sensor_interface.buzzer_control(&mq2_sensor_interface, 1);
                }

                led_status = !led_status ;
                mq2_sensor_interface.led_control(&mq2_sensor_interface, led_status);
            }
            else
            {
                /*這里的buzzer_flag只執(zhí)行一次，避免重復(fù)執(zhí)行*/
                if(1 == buzzer_flag)
                {
                    buzzer_flag = 0 ;
                    mq2_sensor_interface.buzzer_control(&mq2_sensor_interface, 0);
                    led_status = 0 ;
                    mq2_sensor_interface.led_control(&mq2_sensor_interface, led_status);
                }
            }

            /*在LCD上顯示煙感值*/
            sprintf(display_buf, "%d%d%d%dppm", smoke_value / 1000 % 100, smoke_value / 100 % 10, smoke_value / 10 % 10, smoke_value % 10);
            LCD_ShowString(80, 50 + 24 + 32, 240, 32, 32, display_buf); //顯示字符串，字體大小32*32
            /*拼接發(fā)送協(xié)議*/
            sprintf(procol_buf, "S1 %d%d%d%d%d %d%d%d%d%d",
                    serial_number / 10000,
                    serial_number / 1000 % 100 % 10,
                    serial_number / 100 % 10,
                    serial_number / 10 % 10,
                    serial_number % 10,
                    smoke_value / 10000,
                    smoke_value / 1000 % 100 % 10,
                    smoke_value / 100 % 10,
                    smoke_value / 10 % 10,
                    smoke_value % 10
                   );

            /*如果曲線標(biāo)志為1，則打印曲線*/
            if(1 == plot_status)
                printf("%s \r\n", procol_buf);
        }
    }

    /* USER CODE END 3 */
}

5、運(yùn)行效果

曲線顯示

由于上位機(jī)增加了多通道曲線顯示以及其它綜合測試功能，故現(xiàn)在還不能開源，后期等完善全部功能后就會開源。

樣品測試:打火機(jī)氣體(一般采用的是丁烷氣體燃料)、75%酒精

實踐工程下載

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