基于stm32的多功能时钟3——MQ135检测空气质量

        嘿，我的读者们！

         在上一章中，我主要讲了如何通过DHT11测量温湿度，由于有单总线通信，需要编写时序函数，所以难度有点大。那么在这一章中，我打算用MQ135模块来检测空气质量，仍然是对环境参量的获取。不像DHT11模块，在MQ135内部并没有集成AD转换器，当然，我们也不需要在外围搭建AD转换电路，而是利用stm32的内部ADC资源，完成对获取到的模拟量的转换。

        MQ135传感器主要检测空气中的一些有害气体，比如硫化物、氨气等，还可以对烟雾等进行检测，总之，就是检测空气中污染物的一款传感器。下面，就是MQ135模块的实物图。

        由图可知：该模块有4个引脚，分别是两个电源VCC和GND，一个数字输出口和一个模拟输出口。模块中还有一个可调电位器，用来调节灵敏度的。在本制作中，由于我们需要测量空气质量的数值，所以需要用到模拟输出口，即A0输出。而数字输出口只能在超过某设定值时，才能进行电平的跳变，如果你要设置某报警装置时，可以用一下，所以我们不用数字输出口。

        至于MQ135模块的内部测量电路的工作原理，在这里不再阐述，有兴趣的读者，可以网上查阅。我们只要知道，该模块A0输出端电压随环境空气质量的变化而变化，只要通过AD转换将A0端口电压模拟量转换为数字量，再通过一定的公式转换，即可测量出空气质量的数值。

        stm32内部自带ADC资源，它可以将模拟信号转换为数字信号，是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。stm32有 3 个 ADC，这些 ADC 可以独立使用，也可以使用双重（提高采样率），具有多达 18个复用通道，可测量来自16个外部源、2 个内部源信号。 这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。        

（1）初始化相关的GPIO口

/ADC初始化函数/

void adc_gpio_init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);

    GPIO_InitStructureGPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

    GPIO_InitStructureGPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

    GPIO_InitStructureGPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

配置GPIO口，选择PA1引脚，开启PA1和ADC1的时钟，由于需要检测电压模拟量，将引脚设置成模拟输入。

（2）编写ADC初始化函数

void adc_init(void)

{

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;//定义ADC结构体变量

    adc_gpio_init();//GPIO口初始化

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

    ADC_InitStructureADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//关闭连续转换

    ADC_InitStructureADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐

    ADC_InitStructureADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//禁止触发检测，使用软件触发

    ADC_InitStructureADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

    ADC_InitStructureADC_NbrOfChannel = 1;//1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1

    ADC_InitStructureADC_ScanConvMode = DISABLE;//非扫描模式

    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//ADC初始化

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//开启AD转换器

    ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置指定的ADC的校准寄存器

    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//获取ADC重置校准寄存器的状态

    ADC_StartCalibration(ADC1);//开始指定ADC的校准状态

    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//获取指定ADC的校准程序

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能或者失能指定的ADC的软件转换启动功能

}

        在ADC初始化函数里，由于AD转换时间没有那么快，所以设置ADC分频因子为6，将系统时间分频。然后对ADC_InitStructure结构体的每一个元素赋值，这里，我借鉴了普中的资料。就像上面这样配置，就可以了。本人水平有限，可能讲不清楚，见谅。

        接着，开启AD转换器，并进行校准，并且使能指定的ADC的软件转换启动功能，至此，就完成了ADC的初始化。

（3）编写AD转换函数

u16 get_adc_value(u8 channel,u8 times)

{

    u32 total_value;

    u16 average_value;

    u8 i;

    //设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间

    //ADC1,ADC通道,2395个周期,提高采样时间可以提高精确度

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, channel, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);

    for(i=0; i<times; i++)

    {

        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的软件转换启动功能

        while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));//等待转换结束

        total_value += ADC_GetConversionValue(ADC1);

        delay_ms(5);

    }

    average_value = total_value/times;

    return average_value;

}

        AD转换函数的入口参数为AD转换通道和采样转换次数，通过ADC_RegularChannelConfig()函数，指定ADC1，转换通道，转换周期等，启动AD转换，连续采集数据并取平均值。最后返回采集并AD转换的数字量。

（4）主程序调用AD转换函数，获取空气质量数值

        value = get_adc_value(ADC_Channel_1,10);//设置通道：ADC_Channel_1，每次连续采样10次

        value = (u16)((float)value300/4096);//数值转换，采集AD数值范围：0~4095，而空气质量范围：0~300。

         这里，我在网上查阅资料，并没有详细说明，MQ135空气质量的计算公式，所以本人也不知道如何换算。因此，这里的空气质量检测只能达到演示的效果（自定义的转换公式），如果有读者知道，可以在下方的评论中留言，或者在中私信我，谢谢！

systick定时器有两个可选的时钟源，一个是外部时钟源（STCLK，等于HCLK/8），另一个是内核时钟（FCLK，等于HCLK）。假若你选择内核时钟，并将HCLK频率设置为72MHz的话，系统时钟周期为1/(72M)；systick有一个24位的递减计数器，每个系统时钟周期计数器值减一，那么当计数器减到零时，时间经过了：系统时钟周期计数器初值。当你将计数器初值设为72000时（有些例程里面设为71999，其实没什么影响，误差极小），当计数器值减到0时经过了1/(72M)72000=0001s，即1ms。你可以看一下芯达STM32的入门教程和《ARM Cortex-M3权威指南》的相关章节，里面关于systick编程的一章说的比较详细，但是也有个别地方说的比较模糊，总之多看些例程就明白了，刚开始总是很纠结的~

temp=RCC->CFGR>>2;

这个的意思是读取RCC->CFGR寄存器的值，然后将其右移2位后再保存在temp变量中。

temp&=0x03;

这个的意思是除了最低两位保留之外，其他位清除。

这两个位（实际就是是RCC->CFGR寄存器的3:2位），名字是SWS[1:0]，在参考手册上的解释是：

SWS[1:0]：系统时钟切换状态 (System clock switch status) 由硬件置’1’ 或清’0’ 来指示哪一个时钟源被作为系统时钟。

00：HSI作为系统时钟；

01：HSE作为系统时钟；

10：PLL 输出作为系统时钟；

11：不可用。

就是说当判断结果为2时，表示PLL输出已经稳定。

最好在10ms以内。

可以通过示波器测量系统上电到外部晶振起震的时间长度，如果这个过程占用时间很长的话，重点排查硬件电路，尤其是电源和晶振电路。如果这个过程时间很短的话重点排查软件部分，是否延时函数或者IO初始化和输出时延时过长。

介绍

正常在 *** 作一款单片机的时候，都是从main函数开始进行编程的，但是，在main函数之前单片机最先执行的是硬件设置SP、PC然后是“启动文件”，一般主要是项目文件里面的startup_xxxxxs文件。其实这个就是我们常说的Bootloader。

其实不光STM32系列单片机是这样，我们接触的NXP的微控制器、TI的MSP430以及51单片机等等其实都是有上述的启动文件的。启动文件负责的就是从单片机复位开始到main函数之前这段时间所需要进行的工作。

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