基于小凌派开发板的烟雾检测传感器设计

烟雾检测传感器使用的是MQ-2烟雾传感器。MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时，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。

使用MQ-2烟雾传感器来检测周围环境烟雾浓度，再通过小凌派开发板采集信号。因为采集的信号是电压值所以通过adc转换成数字信号。这里有个需要注意的地方RK2206的ADC默认参考电压是内部2.4v所以初始化ADC时通过配置soc_con29 寄存器改成外部3.3v参考电压。

参考代码:

typedef union{  uint32_t value;  struct  {    uint16_t gRF_saradc_ana_reg_low: 4;    uint16_t grf_saradc_vol_sel: 1;    uint16_t grf_saradc_ana_reg_high: 11;    struct    {      uint16_t grf_saradc_ana_reg_low: 4;      uint16_t grf_saradc_vol_sel: 1;      uint16_t grf_saradc_ana_reg_high: 11;    } rw;  };} GRF_SOC_CON29;static uint32_t iss_adc_dev_init(iss_mq2_dev_s *adc){  if (PinctrlInit(adc->adc) != 0)  {    printf("adc pin %d init faiLED
", adc->adc.gpio);  }  if (LzSaradcInit() != 0)  {    printf("saradc %d init failed
", adc->port);  }  volatile GRF_SOC_CON29 *soc = (GRF_SOC_CON29*)&GRF->SOC_CON29;  soc->rw.grf_saradc_vol_sel = 1;  soc->grf_saradc_vol_sel  = 0;  soc->rw.grf_saradc_vol_sel = 0;    adc->init = 1;  return 0;}

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读取ADC电压:

static float iss_get_voltage(void){  unsigned int ret;  unsigned int data;
  ret = LzSaradcReadValue(m_iss_mq2, &data);  if (ret != 0)  {    printf("ADC Read Fail
");  }  return (float)data * 3.3 / 1024;}

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计算ppm值：
阻值R与空气中被测气体的浓度C的计算关系式
log R = mlog C + n (m，n均为常数)

传感器的电阻计算：
Rs = (Vc/VRL-1) X RL
Vc为回路电压，VRL是传感器4脚6脚输出电压，RL是负载

#define CAL_PPM      20       //校准环境中PPM值#define RL         1       //RL阻值float e53_iss_get_mq2_ppm(void){  float voltage, rs, ppm;
  voltage = iss_get_voltage();  rs = (5 - voltage) / voltage * RL; //计算rs  ppm = 613.9f * pow(rs / m_r0, -2.074f); //计算ppm  return ppm;}

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ppm值校准：

void e53_iss_mq2_ppm_calibration(void){  float voltage = iss_get_voltage();  float rs = (5 - voltage) / voltage * RL;    m_r0 = rs / pow(CAL_PPM / 613.9f, 1 / -2.074f);  printf("R0 =%f
", m_r0);}

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因为使用的是无源蜂鸣器，所以通过pwm驱动蜂鸣器报警。

pwm初始化：

static uint32_t iss_pwm_dev_init(iss_pwm_dev_s *p){  if (PwmIoInit(p->pwmio) != 0)  {    printf("Pwm pin %d init failed
", p->pwmio.pwm.gpio);  }  if (LzPwmInit(p->port) != 0)  {    printf("Pwm %d init failed
", p->port);  }    p->init = 1;  return 0;}

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pwm 启动：

static uint32_t iss_pwm_start(iss_pwm_dev_s *pwm){  if (pwm->init == 0)  {    printf("PWM not init
");    return 1;  }  else if (LzPwmstart(pwm->port, pwm->duty * pwm->cycle / 100, pwm->cycle) != 0)  {    printf("PWM Start Fail
");    return 1;  }  pwm->onoff = 1;  return 0;}

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pwm停止：

static uint32_t iss_pwm_stop(iss_pwm_dev_s *pwm){  if (pwm->init == 0)  {    printf("PWM not init
");    return 1;  }  else if (pwm->onoff == 0)  {    return 0;  }  else if (LzPwmStop(pwm->port) != 0)  {    printf("PWM Stop Fail
");    return 1;  }  pwm->onoff = 0;  return 0;}

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蜂鸣器报警控制，需要报警时启动pwm,不需要报警时停止pwm：

void e53_iss_beep_status_set(e53_iss_status_e status){  if (status == ON)  {    iss_pwm_start(&m_iss_beep);  }  if (status == OFF)  {    iss_pwm_stop(&m_iss_beep);  }}

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整个模块初始化：

uint32_t e53_iss_init(){uint32_t ret = 1;
  ret = iss_led_dev_init(&m_iss_led);  if (ret != 0)  {    printf(“led init err
”);  }  ret = iss_pwm_dev_init(&m_iss_beep);  if (ret != 0)  {     printf(“pwm init err
”);  }  ret = iss_adc_dev_init(&m_iss_mq2);  if (ret != 0)  {     printf(“adc init err
”);  }  return ret;}

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创建一个任务处理函数
这里需要注意的是ppm校准需要提前测试，再把值写死到代码里。

还有需要注意的是mq2传感器需要预热，即提前通电大约半分钟到一分钟左右。用手放在传感器外壳感觉微微发热即可。如果不预热就开始测量其测量值会偏差很大，而且会随着加热而变化。

void e53_iss_thread(void *args){  float ppm = 0;  uint32_t id  = 0;  uint8_t index = 0;
  e53_iss_init();  printf("%s
", __FUNCTION__);  /*传感器校准*/  LOS_Msleep(2000); // 开机2s后进行校准  // e53_iss_mq2_ppm_calibration(); // 校准传感器校准后不需要重复调用  while (1)  {    ppm = e53_iss_get_mq2_ppm();    printf("ppm:%.1f 
", ppm);    /*判断是否达到报警阈值*/    if (ppm > e53_iss_get_mq2_alarm_value())    {      e53_iss_beep_status_set(ON);      printf("over %u ppm alarm
", e53_iss_get_mq2_alarm_value());    }    else    {      e53_iss_led_status_set(OFF);      e53_iss_beep_status_set(OFF);    }LOS_Msleep(1000);  }}

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最后创建一个任务调用上面处理函数即可。

烧写程序后通过串口打印结果

ppm:55.6ppm:60.9

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当检测到烟雾超过设定值时蜂鸣器报警响起。低于设置值时蜂鸣器停止报警。这样基于小凌派的烟雾报警功能就实现了。

原文标题：基于小凌派 RK2206 鸿蒙开发板实现烟雾报警功能

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审核编辑：汤梓红