智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用MQ-2煙霧傳感器原理案例導(dǎo)入01/PART

ONEMQ-2煙霧傳感器原理MQ-2煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)煙霧傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，煙霧傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該煙霧傳感器氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-2氣體煙霧傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。這種氣體傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本煙霧傳感器。MQ-2煙霧傳感器簡(jiǎn)介MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2煙霧傳感器工作原理是基于二氧化錫（SnO2）的氣敏特性。MQ-2煙霧傳感器是一種表面離子式N型半導(dǎo)體氣體傳感器，它使用二氧化錫作為敏感材料。在清潔空氣中，二氧化錫的電導(dǎo)率較低，因?yàn)楫?dāng)傳感器處于200到300攝氏度的環(huán)境中時(shí)，二氧化錫會(huì)吸附空氣中的氧分子，形成氧的負(fù)離子吸附在材料表面。這個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使得其電阻值增加。當(dāng)傳感器與煙霧接觸時(shí)，煙霧中的顆粒物會(huì)影響晶粒間界處的勢(shì)壘，導(dǎo)致表面導(dǎo)電率發(fā)生變化。這種變化與煙霧的濃度成正比，即煙霧濃度越大，導(dǎo)電率越高，傳感器的輸出電阻就越低。通過(guò)測(cè)量這個(gè)電阻的變化，就可以得到煙霧存在的信息，并據(jù)此判斷煙霧的濃度。MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2煙霧傳感器模塊特性MQ-2煙霧傳感器在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度較高、長(zhǎng)壽命、低成本、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路即可。具有信號(hào)輸出指示。雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出）。TTL輸出有效信號(hào)為低電平。（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)）。模擬量輸出0~5V電壓，濃度越高電壓越高。對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度。具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性?？焖俚捻憫?yīng)恢復(fù)特性。MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2煙霧傳感器模塊特性MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2煙霧傳感器產(chǎn)品參數(shù)型號(hào)MQ-2工作電壓DC5v工作電流150mA產(chǎn)品類型半導(dǎo)體器敏元器件檢測(cè)氣體煙霧、液化石油氣、天然氣和丙烷等檢測(cè)濃度300~10000ppm（可燃?xì)怏w）尺寸32mm×20mm×22mm輸出支持開關(guān)數(shù)字信號(hào)、濃度模擬信號(hào)輸出重量7.4gMQ-2煙霧傳感器原理MQ-2數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)原理圖MQ-2煙霧傳感器的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào)，被加到比較器U1A的2腳，Rp構(gòu)成比較器的門檻電壓。當(dāng)煙霧濃度較高輸出電壓高于門檻電壓時(shí)，比較器輸出低電平（0v），此時(shí)LED亮報(bào)警；當(dāng)濃度降低傳感器的輸出電壓低于門檻電壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)輸出高電平（Vcc），LED熄滅。調(diào)節(jié)Rp，可以調(diào)節(jié)比較器的門檻電壓，從而調(diào)節(jié)報(bào)警輸出的靈敏度。R1串入傳感器的加熱回路，可以保護(hù)加熱絲免受冷上電時(shí)的沖擊。MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)ADC轉(zhuǎn)換電路MQ-2傳感器另外一個(gè)采集方法為AD信號(hào)采集，即將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為精確的煙霧濃度值。MQ-2傳感器的4腳、6腳的電壓為輸出信號(hào)，Rs為傳感器的本體電阻。其中若氣體濃度上升，必導(dǎo)致Rs下降。而Rs的下降則會(huì)導(dǎo)致MQ-2的4腳、6腳對(duì)地輸出的電壓增大。所以氣體濃度增大，其輸出的電壓也會(huì)增大，最終通過(guò)ADC0832轉(zhuǎn)換后數(shù)值增大。MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)引腳說(shuō)明VCC：電源正極接口，可外接3.3~5v供電電源。GND：電源負(fù)極接口，可外接電源負(fù)極或地線（GND）。DO：數(shù)字信號(hào)輸出接口（0和1），可外接單片機(jī)的GPIO。AO：模擬信號(hào)輸出接口，可外接單片的ADC采樣通道。輸入電壓：DC5V功耗（電流）：150mA。DO輸出：TTL數(shù)字量0和1（0.1和5V）。A0輸出：0.1-0.3V（相對(duì)無(wú)污染）高濃度電壓4V左右。模塊引腳GPIOVCC3.3V/5VGNDGNDDONC（空）ADPA1用杜邦線把模塊VCC和GND分別與CC530的3.3V(或5V)、GND連接；把DO與CC530的其中一個(gè)GPIO連接；把AD與CC530的其中一個(gè)ADC采樣通道連接。智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用主講教師：肖俊芳MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)案例導(dǎo)入01/PART

ONEMQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)項(xiàng)目目的通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握CC2530芯片GPIO的配置方法；掌握MQ-2氣體傳感器的使用。項(xiàng)目設(shè)備硬件：PC機(jī)一臺(tái)、ZB2530（底板、核心板、仿真器、USB線）一套、MQ-2氣體傳感器一個(gè)；軟件：2000/XP/win7系統(tǒng)，IAR8.10集成開發(fā)環(huán)境。MQ-2項(xiàng)目目的及設(shè)備MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)MQ-2程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)方法一：參考硬件電路設(shè)計(jì)，比較器電路處理的檢測(cè)信號(hào)只有高和低兩種狀態(tài)：當(dāng)濃度低于閾值時(shí)，信號(hào)為高電平；濃度高于閾值時(shí)，信號(hào)為低電平。所以CC2530只需要將引腳配置為輸入模式，監(jiān)控該信號(hào)的高低電平即可。方法二：如果采用AD信號(hào)采集程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)MQ-2煙霧濃度的采集，只需實(shí)現(xiàn)ADC0832采集函數(shù)便可完成信號(hào)的采集。但通過(guò)ADC0832采集到的信號(hào)為原始信號(hào)，要轉(zhuǎn)換為實(shí)際的煙霧濃度，還需要根據(jù)MQ-2的特性進(jìn)行校正和公式轉(zhuǎn)換，最終得到實(shí)際的濃度值。MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)MQ-2程序設(shè)計(jì)（1）程序界面MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)MQ-2程序設(shè)計(jì)（2）主程序流程圖MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)MQ-2程序設(shè)計(jì)（3）主程序代碼分析/*****************************************************************************文件名：Main.c*描述：加載頭文件，定義變量，設(shè)置端口****************************************************************************/#include<ioCC2530.h>#include<string.h>#include<stdio.h>#include<ADC.h>#defineTXP0_3#defineA0P0_6

typedefunsignedintuint;intTX_data=0;intL,H;/*名稱：main()*功能：以毫秒為單位延時(shí)16M時(shí)約為1070，系統(tǒng)時(shí)鐘不修改默認(rèn)為16M*入口參數(shù)：msec延時(shí)參數(shù)，值越大，延時(shí)越久*出口參數(shù)：無(wú)*/voidmain(void){

CLKCONCMD&=~0X47;//32khz系統(tǒng)時(shí)鐘

while(CLKCONSTA&0x47);

Int_Usart();

while(1)

{

Init_ADC();

L=ADCL;

H=ADCH;

TX_data=(L>>2);

TX_data|=(H<<6);

printf("ADC的值L為%x\n\r",L);

printf("ADC的值H為%x\n\r",H);

printf("ADC的值為%d\n\r",TX_data);

DelayMS(1000);

}}MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)MQ-2程序設(shè)計(jì)（4）串口初始化流程圖及代碼/*名稱：Int_Usart()*功能：設(shè)置ADC采集串口*入口參數(shù)：無(wú)*出口參數(shù)：無(wú)*/

voidInt_Usart(void){PERCFG=0x00;//外設(shè)控制寄存器P0SEL|=0X0C;P2DIR&=~0XC0;U0CSR|=0X80;//選擇uart模式U0GCR|=11;U0BAUD|=216;U0CSR|=0X40;//接收器使能UTX0IF|=0;}MQ-2煙霧報(bào)警器開發(fā)MQ-2程序設(shè)計(jì)（5）AD轉(zhuǎn)換流程圖及代碼/****************************************名稱：Init_ADC()*功能：初始化ADC，設(shè)置端口傳輸方向和功能，以及通道轉(zhuǎn)換*入口參數(shù)：無(wú)*出口參數(shù)：無(wú)************************************/voidInit_ADC(void){P0DIR&=~0X40;//設(shè)置P0_6傳輸方向APCFG|=0X40;//設(shè)置P0_6端口功能