智能產品設計與應用MQ-2煙霧傳感器原理案例導入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率較低的二氧化錫(SnO2)。當煙霧傳感器所處環境中存在可燃氣體時，煙霧傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該煙霧傳感器氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-2氣體煙霧傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種氣體傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本煙霧傳感器。MQ-2煙霧傳感器簡介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，二氧化錫的電導率較低，因為當傳感器處于200到300攝氏度的環境中時，二氧化錫會吸附空氣中的氧分子，形成氧的負離子吸附在材料表面。這個過程會導致半導體中的電子密度減少，從而使得其電阻值增加。當傳感器與煙霧接觸時，煙霧中的顆粒物會影響晶粒間界處的勢壘，導致表面導電率發生變化。這種變化與煙霧的濃度成正比，即煙霧濃度越大，導電率越高，傳感器的輸出電阻就越低。通過測量這個電阻的變化，就可以得到煙霧存在的信息，并據此判斷煙霧的濃度。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對可燃氣體有良好的靈敏度，對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度較高、長壽命、低成本、簡單的驅動電路即可。具有信號輸出指示。雙路信號輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出）。TTL輸出有效信號為低電平。（當輸出低電平時信號燈亮，可直接接單片機）。模擬量輸出0~5V電壓，濃度越高電壓越高。對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度。具有長期的使用壽命和可靠的穩定性。快速的響應恢復特性。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煙霧傳感器產品參數型號MQ-2工作電壓DC5v工作電流150mA產品類型半導體器敏元器件檢測氣體煙霧、液化石油氣、天然氣和丙烷等檢測濃度300~10000ppm（可燃氣體）尺寸32mm×20mm×22mm輸出支持開關數字信號、濃度模擬信號輸出重量7.4gMQ-2煙霧傳感器原理MQ-2數據采集硬件設計原理圖MQ-2煙霧傳感器的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號，被加到比較器U1A的2腳，Rp構成比較器的門檻電壓。當煙霧濃度較高輸出電壓高于門檻電壓時，比較器輸出低電平（0v），此時LED亮報警；當濃度降低傳感器的輸出電壓低于門檻電壓時，比較器翻轉輸出高電平（Vcc），LED熄滅。調節Rp，可以調節比較器的門檻電壓，從而調節報警輸出的靈敏度。R1串入傳感器的加熱回路，可以保護加熱絲免受冷上電時的沖擊。MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2數據采集硬件設計ADC轉換電路MQ-2傳感器另外一個采集方法為AD信號采集，即將電壓信號轉化為數字信號，進而轉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，Rs為傳感器的本體電阻。其中若氣體濃度上升，必導致Rs下降。而Rs的下降則會導致MQ-2的4腳、6腳對地輸出的電壓增大。所以氣體濃度增大，其輸出的電壓也會增大，最終通過ADC0832轉換后數值增大。MQ-2煙霧傳感器原理MQ-2數據采集硬件設計引腳說明VCC：電源正極接口，可外接3.3~5v供電電源。GND：電源負極接口，可外接電源負極或地線（GND）。DO：數字信號輸出接口（0和1），可外接單片機的GPIO。AO：模擬信號輸出接口，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數字量0和1（0.1和5V）。A0輸出：0.1-0.3V（相對無污染）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GPIO連接；把AD與CC530的其中一個ADC采樣通道連接。智能產品設計與應用主講教師：肖俊芳MQ-2煙霧報警器開發案例導入01/PART

ONEMQ-2煙霧報警器開發項目目的通過實驗掌握CC2530芯片GPIO的配置方法；掌握MQ-2氣體傳感器的使用。項目設備硬件：PC機一臺、ZB2530（底板、核心板、仿真器、USB線）一套、MQ-2氣體傳感器一個；軟件：2000/XP/win7系統，IAR8.10集成開發環境。MQ-2項目目的及設備MQ-2煙霧報警器開發MQ-2程序設計程序設計方法一：參考硬件電路設計，比較器電路處理的檢測信號只有高和低兩種狀態：當濃度低于閾值時，信號為高電平；濃度高于閾值時，信號為低電平。所以CC2530只需要將引腳配置為輸入模式，監控該信號的高低電平即可。方法二：如果采用AD信號采集程序，實現對MQ-2煙霧濃度的采集，只需實現ADC0832采集函數便可完成信號的采集。但通過ADC0832采集到的信號為原始信號，要轉換為實際的煙霧濃度，還需要根據MQ-2的特性進行校正和公式轉換，最終得到實際的濃度值。MQ-2煙霧報警器開發MQ-2程序設計（1）程序界面MQ-2煙霧報警器開發MQ-2程序設計（2）主程序流程圖MQ-2煙霧報警器開發MQ-2程序設計（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16M時約為1070，系統時鐘不修改默認為16M*入口參數：msec延時參數，值越大，延時越久*出口參數：無*/voidmain(void){

CLKCONCMD&=~0X47;//32khz系統時鐘

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煙霧報警器開發MQ-2程序設計（4）串口初始化流程圖及代碼/*名稱：Int_Usart()*功能：設置ADC采集串口*入口參數：無*出口參數：無*/

voidInt_Usart(void){PERCFG=0x00;//外設控制寄存器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煙霧報警器開發MQ-2程序設計（5）AD轉換流程圖及代碼/****************************************名稱：Init_ADC()*功能：初始化ADC，設置端口傳輸方向和功能，以及通道轉換*入口參數：無*出口參數：無************************************/voidInit_ADC(void){P0DIR&=~0X40;//設置P0_6傳輸方向APCFG|=0X40;//設置P0_6端口功能