代码收藏家 使用MQ-2烟雾传感器：实现安全监测
一、MQ-2烟雾传感器简介
MQ-2烟雾传感器采用在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)，属于表面离子式N型半导体。当MQ-2烟雾传感器在200到300摄氏度环境时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。MQ-2烟雾传感器的探测范围极其的广泛，常用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。
MQ-2具有以下特点：
- 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。
- 具有长期的使用寿命和可靠的稳定性。
- 快速的响应恢复特性。
图一 MQ-2烟雾传感器的外观图 图二 MQ-2烟雾传感器的内部电路图
二、MQ-2烟雾传感器测量气体浓度的基本原理
MQ-2烟雾传感器输出0~5V的测量信号电压，浓度越高电压越高。这样将MQ-2烟雾传感器的模拟输出信号管脚接到处理器的一个ADC（模数转换）管脚进行模数转换，得出MQ-2烟雾传感器信号管脚上输出的电压值。我们知道MQ-2烟雾传感器信号管脚上输出的电压值是与电阻成反比关系的，而电阻值的大小是与气体浓度呈一定的线性关系的。这样一来，我们就能通过测量MQ-2烟雾传感器的输出电压值推导得到气体的浓度。
图三 MQ-2烟雾传感器气敏元件的灵敏度特性
三、MQ-2烟雾传感器测量气体浓度的程序实现
在我们的实际工程应用中，将MQ-2烟雾传感器的模拟信号输出管脚接到STM32F103ZET6的ADC管脚上（PA4管脚）。下面列出AD采样的相关代码：
void MQ2_Init(void)
{
MQ2_GPIO_Configuration();
MQ2_DMA_Configuration();
MQ2_Configuration();
}
void MQ2_GPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
}
void MQ2_DMA_Configuration(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)MQ2_ADC_ConvertedValue;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ADC_NUM;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStructure);
DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);
}
void MQ2_Configuration(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_DeInit(ADC1);
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = ADC_NUM;
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_6,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
}
u16 Get_MQ2_Adc(u8 ch)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ch,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
u16 Get_MQ2_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_MQ2_Adc(ch);
delay_ms(5);
}
return temp_val/times;
}
在程序的main函数中调用Get_MQ2_Adc_Average(u8 ch,u8 times) 函数，得到MQ-2烟雾传感器的模拟信号电压值，再通过一系列的转换就能得出气体浓度。
