MQ2烟雾传感器

1、MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器可用于家庭和工厂的气体泄漏检测，适宜对液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

2、MQ-2标准工作条件：

 MQ-2传感器原理图：

 3、MQ-2烟雾传感器模块特点：

• 具有信号输出指示。
• 双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）。
• TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）
• 模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。
• 对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度。
• 结果受温湿度影响。

4、MQ-2灵敏度特性曲线：

 

我们以LPG曲线为例，根据曲线图可以列出部分Rs/R0与ppm的对应值，如下：

Rs/R0	1.651428	1.437143	1.257143	1.137143	1	0.574393	0.415581	0.305119	0.254795
ppm	200	300	400	500	600	2000	4000	7000	10000

根据以上对应值可以求出Rs/R0与ppm的计算公式，如下（使用Excel生成的公式）：

                                                             ppm = 613.9f * pow(RS/R0, -2.074f)

ppm：为可燃气体的浓度。

VRL：电压输出值。

Rs：器件在不同气体，不同浓度下的电阻值。

R0：器件在洁净空气中的电阻值。

RL：负载电阻阻值。

特别提醒：传感器通电后，需要预热20s左右，测量的数据才稳定，传感器发热属于正常现象，因为内部有电热丝，如果烫手就不正常了。

5、Sensor_Smoke.c文件

#define CAL_PPM 20  // 校准环境中PPM值
#define RL			5		// RL阻值
static float R0; // 元件在洁净空气中的阻值

 // 传感器初始化
void MQ2_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // 定义 GPIO 初始化结构体变量
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; // 定义 ADC初始化结构体变量
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct; // 定义DMA初始化结构体变量	

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA,ENABLE); // 使能 GPIOA 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); // 使能 ADC1 时钟
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 使能DMA时钟
	
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN; // 模拟输入
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;	// ADC通道引脚
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; // 上拉
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 初始化
	
    ADC_DeInit(ADC1);  // 复位 ADC
    ADC_StructInit(&ADC_InitStruct); // 使用默认值填充 ADC_InitStruct成员
    ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 连续转换模式
    ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 数据对齐
    ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None; // 禁止触发检测，使用软件触发
    ADC_InitStruct.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Upward; // 启动向上扫描模式 (from CHSEL0 to CHSEL17)
    ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; // 12 位模式
    ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct); // ADC 初始化
	
    ADC_ChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,ADC_SampleTime_239_5Cycles); // 配置ADC注入通道0及周期采样时间
	
    ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);  // 校准 ADC
    ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); // ADC 使能 	
	
    DMA_DeInit(DMA1_Channel1); // 复位
    DMA_StructInit(&DMA_InitStruct);	
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 1; // 整体的数据个数
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 指定外设为发送源
    DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 关闭两个存储区互相访问
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADC_Value; // 存储区基地址
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; // 存储区每次接收两个字节
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 存储区地址自增
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 开启循环模式
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; // 外设地址
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; // 外设每次传输两个字节
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址不自增
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 设置通道转换优先级
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct); // 初始化
	
    ADC_DMARequestModeConfig(ADC1,ADC_DMAMode_Circular); // 使能ADC的DMA循环转换模式
	
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); //DMA 使能	
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); // ADC DMA 使能	
    ADC_StartOfConversion(ADC1); // 开始 ADC1 转换

}
/********************************************
 * 1.651428	          200               *
 * 1.437143	          300               *
 * 1.257143	          400               *
 * 1.137143	          500               *
 * 1		          600               *
 * 0.928704	          700               *
 * 0.871296	          800               *
 * 0.816667	          900               *
 * 0.785714	          1000              *
 * 0.574393	          2000              *
 * 0.466047	          3000              *
 * 0.415581	          4000              *
 * 0.370478	          5000              *
 * 0.337031	          6000              *
 * 0.305119	          7000              *
 * 0.288169	          8000              *
 * 0.272727	          9000              *
 * 0.254795	          10000             *
 *                                      *
 * ppm = 613.9f * pow(RS/RL, -2.074f)   *
 ***************************************/

 // 传感器校准函数
void MQ2_PPM_Calibration(float RS)
{
    R0 = RS / pow(CAL_PPM / 613.9f, 1 / -2.074f);
}
 
 // MQ2传感器数据处理
float MQ2_GetPPM(void)
{
    float Vrl = 3.3f * ADC_Value / 4095.f;
    float RS = (3.3f - Vrl) / Vrl * RL; 
    if(boot_time_ms < 3000) // 获取系统执行时间，3s前进行校准
    {
	MQ2_PPM_Calibration(RS);
    }
    float ppm = 613.9f * pow(RS/R0, -2.074f);
    return  ppm;
}

6、Sensor_human.h文件

#ifndef _SENSOR_SMOKE_H_
#define _SENSOR_SMOKE_H_

#include "stm32f0xx.h"
	
void   MQ2_Init(void);
float MQ2_GetPPM(void);

#endif

7、主函数

int main()
{
    MQ2_Init(); // 传感器初始化
    USART1_Init(); // 串口初始化
    SYSTICK_Init(1); // 滴答定时器初始化
    while(1)
    {
	printf("smoke:%.2f ppm\n", MQ2_GetPPM());//计算烟雾浓度并通过串口打印
	SYSTICK_DelayMs(100);
    }
}