【CW32模块使用】MQ-4甲烷检测传感器

MQ-4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燃料气体时，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-4气体传感器中对甲烷的灵敏度高，对丙烷，丁烷也有较好的灵敏度。这种传感器可检测多种可燃性气体，特别是天然气，是一款适合多种应用的低成本传感器。

一、模块来源

模块实物展示：

资料下载链接：

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

二、规格参数

工作电压：3.3V ~ 5V

工作电流：150MA

输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出

读取方式：ADC

管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【能够判断当前环境状况的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

MQ-4气体传感器对甲烷灵敏度高，对酒精及其他一些干扰性气体有较强的抗干扰能力。

其对应的原理图，AO输出为MQ传感器直接输出的电压，所以为模拟量；DO为经过LM393进行电压比较后，输出高低电平，所以为数字量。

因此DO引脚可以配置为GPIO的输入模式，AO引脚需要配置为ADC模拟输入模式。

3.2引脚选择

想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过手册进行查看。在用户手册439页。

这里选择使用PA5的附加ADC功能。

有ADC功能的引脚

模块接线图

3.3移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_mq4.c与bsp_mq4.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_mq4.c中，编写如下代码。

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

#include "bsp_mq4.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_MQ4_Init
 * 函 数 说 明：初始化ADC功能
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void ADC_MQ4_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体

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

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

    ANALOG_GPIO_ENABLE();                // PA05设定为模拟输入

    /* ADC配置 */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                   // ADC初始化结构体
    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;                     // ADC看门狗结构体
    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;           // ADC单通道转换结构体

    // 配置ADC初始化结构体
    ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode;  //单通道单次转换模式
    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4;         // 时钟频率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz
    ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5个ADC时钟周期
    ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA;       //VDDA参考电压
    ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable;      //关闭跟随器
    ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable;          //关闭内置温度传感器
    ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable;        //不触发DMA
    ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight;        //ADC转换结果右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable;        //转换结果累加不使能

    //ADC模拟看门狗通道初始化
    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

    //配置单通道转换模式
    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;      // 单通道ADC转换结果溢出保存
    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = CHANNEL_ADC;              // 选择ADC转换通道，AIN5:PA05
    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;   // ADC初始化结构体
    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;     // ADC看门狗结构体

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

    ADC_Enable(); //ADC使能

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //启动ADC转换
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_GET
 * 函 数 功 能：读取一次ADC值
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：测量到的值
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
**********************************************************/
uint32_t ADC_GET(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //启动ADC转换

    uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 获取数据

    return adcValue;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_MQ4_Value
 * 函 数 说 明：
 * 函 数 形 参：
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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 数 名 称：Get_MQ4_Percentage_value
 * 函 数 说 明：读取MQ4值，并且返回百分比
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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 数 名 称：Get_MQ4_DO_value
 * 函 数 说 明：获取MQ4DO引脚的电平状态
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0=未检测到高于灵敏度的酒精值 1=检测到高于灵敏度的酒精值
 * 作       者：LC
 * 备       注：调整模块上的滑动电阻即可调整灵敏度
******************************************************************/
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，编写如下代码。

/*
 * 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

 //采样次数
#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、移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
 * 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();        // 开发板初始化

    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);
    }
}

移植现象：输出换算后的甲烷浓度百分比。

模块移植成功案例代码：

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

提取码：LCKF

审核编辑 黄宇