基于stm32的多功能时钟3——MQ135检测空气质量

2020-02-03  本文已影响0人  世缘

        嘿,我的读者们!

        在上一章中,小编主要讲了如何通过DHT11测量温湿度,由于有单总线通信,需要编写时序函数,所以难度有点大。那么在这一章中,小编打算用MQ135模块来检测空气质量,仍然是对环境参量的获取。不像DHT11模块,在MQ135内部并没有集成AD转换器,当然,我们也不需要在外围搭建AD转换电路,而是利用stm32的内部ADC资源,完成对获取到的模拟量的转换。


1.模块介绍

        MQ135传感器主要检测空气中的一些有害气体,比如硫化物、氨气等,还可以对烟雾等进行检测,总之,就是检测空气中污染物的一款传感器。下面,就是MQ135模块的实物图。

MQ135模块

        由图可知:该模块有4个引脚,分别是两个电源VCC和GND,一个数字输出口和一个模拟输出口。模块中还有一个可调电位器,用来调节灵敏度的。在本制作中,由于我们需要测量空气质量的数值,所以需要用到模拟输出口,即A0输出。而数字输出口只能在超过某设定值时,才能进行电平的跳变,如果你要设置某报警装置时,可以用一下,所以我们不用数字输出口。

        至于MQ135模块的内部测量电路的工作原理,在这里不再阐述,有兴趣的读者,可以网上查阅。我们只要知道,该模块A0输出端电压随环境空气质量的变化而变化,只要通过AD转换将A0端口电压模拟量转换为数字量,再通过一定的公式转换,即可测量出空气质量的数值。

        stm32内部自带ADC资源,它可以将模拟信号转换为数字信号,是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。stm32有 3 个 ADC,这些 ADC 可以独立使用,也可以使用双重(提高采样率),具有多达 18个复用通道,可测量来自16个外部源、2 个内部源信号。 这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。        

2.软件编程

(1)初始化相关的GPIO口

/*ADC初始化函数*/

void adc_gpio_init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

配置GPIO口,选择PA1引脚,开启PA1和ADC1的时钟,由于需要检测电压模拟量,将引脚设置成模拟输入。

(2)编写ADC初始化函数

void adc_init(void)

{

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;//定义ADC结构体变量

    adc_gpio_init();//GPIO口初始化

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//关闭连续转换

    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐

    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//禁止触发检测,使用软件触发

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1

    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//非扫描模式

    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//ADC初始化

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//开启AD转换器

    ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置指定的ADC的校准寄存器

    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//获取ADC重置校准寄存器的状态

    ADC_StartCalibration(ADC1);//开始指定ADC的校准状态

    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//获取指定ADC的校准程序

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能或者失能指定的ADC的软件转换启动功能

}

        在ADC初始化函数里,由于AD转换时间没有那么快,所以设置ADC分频因子为6,将系统时间分频。然后对ADC_InitStructure结构体的每一个元素赋值,这里,我借鉴了普中的资料。就像上面这样配置,就可以了。本人水平有限,可能讲不清楚,见谅。

        接着,开启AD转换器,并进行校准,并且使能指定的ADC的软件转换启动功能,至此,就完成了ADC的初始化。

(3)编写AD转换函数

u16 get_adc_value(u8 channel,u8 times)

{

    u32 total_value;

    u16 average_value;

    u8 i;

    //设置指定ADC的规则组通道,一个序列,采样时间

    //ADC1,ADC通道,239.5个周期,提高采样时间可以提高精确度

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, channel, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);

    for(i=0; i<times; i++)

    {

        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的软件转换启动功能

        while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));//等待转换结束

        total_value += ADC_GetConversionValue(ADC1);

        delay_ms(5);

    }

    average_value = total_value/times;

    return average_value;

}

        AD转换函数的入口参数为AD转换通道和采样转换次数,通过ADC_RegularChannelConfig()函数,指定ADC1,转换通道,转换周期等,启动AD转换,连续采集数据并取平均值。最后返回采集并AD转换的数字量。

(4)主程序调用AD转换函数,获取空气质量数值

        value = get_adc_value(ADC_Channel_1,10);//设置通道:ADC_Channel_1,每次连续采样10次

        value = (u16)((float)value*300/4096);//数值转换,采集AD数值范围:0~4095,而空气质量范围:0~300。

MQ135测量空气质量

        这里,我在网上查阅资料,并没有详细说明,MQ135空气质量的计算公式,所以本人也不知道如何换算。因此,这里的空气质量检测只能达到演示的效果(自定义的转换公式),如果有读者知道,可以在下方的评论中留言,或者在简书中私信我,谢谢!

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