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_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1

    GPIO_InitStructure.GPIO_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_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE//关闭连续转换

    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right//右对齐

    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None//禁止触发检测，使用软件触发

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent

    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1//1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1

    ADC_InitStructure.ADC_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,239.5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=0i<timesi++)

    {

        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)value*300/4096)//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！

WiFi读取。

根据查询相关公开信息显示，esp32读取mq135数据方式是通过WIFI(esp826601S模块)将数据以JSON数据格式发送到安卓手机APP上显示出即可。

ESP32是一款性价比非常高的Wi-Fi模块，是一款双核32位处理器，它主要适用于物联网(IoT)领域的DIY项目。

假设你的输入信号是0~20MA 转换为0~32000 1MA~1600 2MA~3200 依次类推；用数学运算指令自动算出 不是整数用四舍五入指令取整，如果还要细分 可以将输入信号乘10然后再进行转换。依次类推

---