STM32读取MQ2烟雾浓度数据判断烟雾是否超标

【1】MQ2传感器是什么？

MQ2传感器是一种可探测多种气体的传感器，常用于监测烟雾、液化气、丙酮、乙醇、甲醛、天然气等有害气体。MQ2传感器基于半导体敏感元件，通过检测气体中有害物质的浓度变化来实现气体检测。

MQ2传感器具有以下特点：

• 可靠性高：采用优质半导体敏感元件，响应速度快、灵敏度高。
• 响应时间快：在检测到有害气体时能够立即发出警报。
• 易于集成：小巧轻便，易于安装和集成到各种设备中。
• 价格低廉：相对于其他气体检测传感器，MQ2传感器的价格较为低廉。

MQ2传感器广泛应用于家庭、工业、医疗、环保等领域，帮助人们实时监测气体浓度，保障生命健康和财产安全。

【2】MQ2传感器浓度如何转换？

MQ2传感器的电压输出值可以通过ADC进行采集。MQ2传感器检测到烟雾等有害气体时，其敏感材料的电阻值会发生变化，从而导致输出电压值的变化。因此，可以通过采集MQ2传感器的输出电压值来判断烟雾浓度。

MQ2传感器的输出电压与烟雾浓度之间的关系是线性的，需要进行一定的转换才能得出准确的烟雾浓度。

常见的转换方法如下：

（1）标定法

将MQ2传感器置于标准烟雾环境中，记录其输出电压值和对应的烟雾浓度，并建立二者之间的关系模型。然后再使用这个模型将采集到的MQ2传感器输出电压值转换为相应的烟雾浓度。该方法测量精度较高，但需要专业仪器作为标准烟雾环境。

（2）经验公式法

根据经验统计，MQ2传感器的电压输出值与实际烟雾浓度之间呈现出某种函数关系。通过实验数据拟合出该函数关系，就可以将MQ2传感器的电压输出值直接转换为烟雾浓度。该方法需要进行多次实验，并对数据进行处理和拟合，相对较为复杂。

（3）查表法

通过实验得到一系列MQ2传感器输出电压值与对应烟雾浓度的关系数据，形成一张转换表格。在实际使用过程中，将采集到的MQ2传感器输出电压值查表后即可得到相应的烟雾浓度。该方法简单易行，但需要大量实验数据作为基础。

【3】STM32采集MQ2烟雾浓度

以下是一个基于STM32F103C8T6和MQ2传感器的示例代码，它可以采集MQ2的烟雾浓度并通过串口打印出来。请注意，此示例使用了HAL库和CubeMX配置工具。

#include "main.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
​
ADC_HandleTypeDef hadc1;
UART_HandleTypeDef huart1;
​
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
​
float SmokeDensity;
​
int main(void)
{
 HAL_Init();
 SystemClock_Config();
 MX_GPIO_Init();
 MX_ADC1_Init();
 MX_USART1_UART_Init();
​
 while (1)
  {
  // 启动ADC转换
  HAL_ADC_Start(&hadc1);
  // 等待转换完成
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
  // 获取ADC转换结果
  uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
​
  // 将ADC转换结果转换为烟雾浓度
  SmokeDensity = (float)adc_value / 4095 * 100;
​
  // 将数据打印到串口
  char msg[50];
  sprintf(msg, "Smoke density: %.2f%%n", SmokeDensity);
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)msg, strlen(msg), 1000);
​
  // 延迟一段时间再次采集
  HAL_Delay(5000);
  }
}
​
void SystemClock_Config(void)
{
 RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
 RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
​
 /** Configure the main internal regulator output voltage 
 */
 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
 __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
 /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
 * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
 */
 RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
 RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
 RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
 RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
 RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
 RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
 if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
  Error_Handler();
  }
 /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
 */
 RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
 RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
 RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
 RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
 RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
​
 if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
  Error_Handler();
  }
}
​
static void MX_ADC1_Init(void) 
{
    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
    /** Common config 
 */
    hadc1.Instance = ADC1;
    hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) 
    {
        Error_Handler();
    }
    /** Configure Regular Channel 
 */
    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_13CYCLES_5;
    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) 
    {
        Error_Handler();
    }
}
static void MX_USART1_UART_Init(void) 
{
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 115200;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init
      .Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) 
    {
        Error_Handler();
    }
}
static void MX_GPIO_Init(void) 
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    /* GPIO Ports Clock Enable */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /*Configure GPIO pin : PA1 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
void Error_Handler(void) 
{
    while(1);
}
#ifdef  USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) 
{
}
#endif

在此示例代码中，PA1被配置成了模拟输入通道，并在ADC采样时使用。通过将采集到的ADC值转换为烟雾浓度并打印出来，可以实现对MQ2传感器的烟雾检测。

审核编辑：汤梓红