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嵌入式外设-PM2.5传感器(GP2Y1010AU)

09/25 15:58
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    • 二、简介
    • 三、资料获取
    • 四、设备使用
    • 四、代码编写
    • 五、参考
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一、前言

PM2.5传感器(GP2Y1010AU)是一种用于检测空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物浓度的传感器。它由日本夏普公司(Sharp Corporation)生产,广泛应用于环境监测、空气净化器、工业检测等领域。以下是关于PM2.5传感器(GP2Y1010AU)的详细介绍


二、简介

1. 工作原理:

PM2.5传感器(GP2Y1010AU)采用光学检测原理,利用红外光照射到空气中的颗粒物,然后通过检测颗粒物对光的散射和吸收情况,计算出颗粒物的浓度。

2. 特点:

- 测量范围:0.1~5mg/m³(颗粒物浓度)
- 分辨率:0.1mg/m³
- 响应时间:约1分钟
- 输出信号:模拟电压信号(0~5V)
- 尺寸:47×35×18.5mm(不包括引脚

3. 使用方法:

- 将传感器与微控制器或数据处理电路连接,通过测量传感器的输出电压,计算出颗粒物浓度。
- 传感器需要接通电源(通常是5V)和地线。
- 输出信号可以通过模拟输入接口(如Arduino的A0端口)读取。

4. 应用领域:

- 环境监测:实时监测空气质量,了解PM2.5浓度,为环保政策制定和执行提供数据支持。
- 空气净化器:根据PM2.5浓度自动调节空气净化器的工作状态,实现智能化控制。
- 工业检测:监测工业生产过程中的颗粒物排放,确保生产环境的安全和环保。

5. 注意事项:

- 传感器对温度和湿度较为敏感,可能会影响测量精度。在使用时,尽量保持环境温度和湿度稳定。
- 避免将传感器直接暴露在阳光下,以免影响测量结果。
- 定期清洁传感器,以保持其良好的测量性能。

三、资料获取

关注微信公众号--星之援工作室 发送关键字(PM2.5)

代码含重要注释,开源,可自行移植

➡️➡️452c0cf75b1d4e4895194df8a5022c34.png

四、设备使用

实现效果

可以直接对设备哈气获取要其他烟雾进行测试 ,也可以直接向洞中插入东西,数据都会产生变化

接线

PA1 -> ADC
PB0 -> 模拟10msPWM

四、代码编写

main.c

 实现函数调用

/*--------------------------------------------------------*
 *                                       								  *
 *   星之援网络科技工作室学习资料v1.0    									*
 *		 时间:2024.9.23                    								*
 *		 程序介绍:计算检测PM2.5                 						*
 *		 实现效果:PA1和进行电压的测量 
 *						   PB0模拟输出 10ms PWM信号
 *							 并且显示在串口中							            *
 *                                      							    *
 *--------------------------------------------------------*
*/
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"	 
#include "adc.h"
#include "pwm.h"
/*--------ADC---------*
 *				PA0         *
 *--------------------*
 *--------IO ---------*
 *				PB0         *
 *--------------------*
 VCC -5V
 GND -GND
*/
 int main(void)
 {	 
  u16 adcx;
	 u32 time ;
	float V;
	int dustVal = 0;
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
	uart_init(115200);	 	//串口初始化为115200
 	LED_GPIO_Config();	  //LED端口初始化
 	ADCx_Init();		  		//ADC初始化

	while(1)
	{
		time++;
		adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10);
		V = 3.3f * adcx / 4096.f * 2; //获得AO输出口的电压值
	
		dustVal = (0.17*V-0.1)*1000;  //乘以1000单位换成ug/m3//
		
		if (dustVal < 0)
			dustVal = 0;            //限位//

		
		if(time % 100 == 0 )
		{
			printf("dustVal: %d , V: %.1fn",dustVal,V);
			time = 0;
		}
		//delay_ms(1);
	
	}
 }

adc.c

实现电压监测

 #include "adc.h"
 #include "led.h"
 #include "delay.h"
__IO uint16_t ADC_ConvertedValue[NOFCHANEL]={0};

/**
  * @brief  ADC GPIO 初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void ADCx_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	// 打开 ADC IO端口时钟
	ADC_GPIO_APBxClock_FUN ( ADC_GPIO_CLK, ENABLE );
	
	// 配置 ADC IO 引脚模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 	ADC_PIN2|ADC_PIN1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	
	// 初始化 ADC IO
	GPIO_Init(ADC_PORT, &GPIO_InitStructure);				
}

/**
  * @brief  配置ADC工作模式
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void ADCx_Mode_Config(void)
{
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	
	// 打开DMA时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(ADC_DMA_CLK, ENABLE);
	// 打开ADC时钟
	ADC_APBxClock_FUN ( ADC_CLK, ENABLE );
	
	// 复位DMA控制器
	DMA_DeInit(ADC_DMA_CHANNEL);
	
	// 配置 DMA 初始化结构体
	// 外设基址为:ADC 数据寄存器地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ( u32 ) ( & ( ADC_x->DR ) );
	
	// 存储器地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)ADC_ConvertedValue;
	
	// 数据源来自外设
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
	
	// 缓冲区大小,应该等于数据目的地的大小
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = NOFCHANEL;
	
	// 外设寄存器只有一个,地址不用递增
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;

	// 存储器地址递增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; 
	
	// 外设数据大小为半字,即两个字节
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
	
	// 内存数据大小也为半字,跟外设数据大小相同
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
	
	// 循环传输模式
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;	

	// DMA 传输通道优先级为高,当使用一个DMA通道时,优先级设置不影响
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
	
	// 禁止存储器到存储器模式,因为是从外设到存储器
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
	
	// 初始化DMA
	DMA_Init(ADC_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);
	
	// 使能 DMA 通道
	DMA_Cmd(ADC_DMA_CHANNEL , ENABLE);
	
	// ADC 模式配置
	// 只使用一个ADC,属于单模式
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
	
	// 扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE ; 

	// 连续转换模式
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

	// 不用外部触发转换,软件开启即可
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

	// 转换结果右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
	
	// 转换通道个数
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = NOFCHANEL;	
		
	// 初始化ADC
	ADC_Init(ADC_x, &ADC_InitStructure);
	
	// 配置ADC时钟N狿CLK2的8分频,即9MHz
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8); 
	
	// 配置ADC 通道的转换顺序和采样时间
	ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL2, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL2, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5);

	
	// 使能ADC DMA 请求
	ADC_DMACmd(ADC_x, ENABLE);
	
	// 开启ADC ,并开始转换
	ADC_Cmd(ADC_x, ENABLE);
	
	// 初始化ADC 校准寄存器  
	ADC_ResetCalibration(ADC_x);
	// 等待校准寄存器初始化完成
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_x));
	
	// ADC开始校准
	ADC_StartCalibration(ADC_x);
	// 等待校准完成
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC_x));
	
	// 由于没有采用外部触发,所以使用软件触发ADC转换 
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_x, ENABLE);
}

/**
  * @brief  ADC初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void ADCx_Init(void)
{
	ADCx_GPIO_Config();
	ADCx_Mode_Config();
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
	u32 temp_val=0;
	u8 t;
	PM2_5_ON;
	delay_us(280); 	// 开启LED后的280us的等待时间

	temp_val=ADC_ConvertedValue[1];

	delay_us(19);			  //延时19us,因为这里AD采样的周期为239.5,所以AD转换一次需耗时21us,19加21再加280刚好是320us
	PM2_5_OFF;
	delay_us(9680);			//需要脉宽比0.32ms/10ms的PWM信号驱动传感器中的LED

	return temp_val;
} 	 

/*********************************************END OF FILE**********************/

adc.h

#ifndef __ADC_H
#define	__ADC_H


#include "stm32f10x.h"

// 注意:用作ADC采集的IO必须没有复用,否则采集电压会有影响
/********************ADC1输入通道(引脚)配置**************************/
#define    ADC_APBxClock_FUN             RCC_APB2PeriphClockCmd
#define    ADC_CLK                       RCC_APB2Periph_ADC1

#define    ADC_GPIO_APBxClock_FUN        RCC_APB2PeriphClockCmd
#define    ADC_GPIO_CLK                  RCC_APB2Periph_GPIOA  
#define    ADC_PORT                      GPIOA

// 注意
// 1-PC0 在霸道里面接的是蜂鸣器,默认被拉低
// 2-PC0 在指南者里面接的是SPI FLASH的 片选,默认被拉高
// 所以 PC0 做 ADC 转换通道的时候,结果可能会有误差

// 转换通道个数
#define    NOFCHANEL										 2

#define    ADC_PIN1                      GPIO_Pin_0
#define    ADC_CHANNEL1                  ADC_Channel_0

#define    ADC_PIN2                      GPIO_Pin_1
#define    ADC_CHANNEL2                  ADC_Channel_1


// ADC1 对应 DMA1通道1,ADC3对应DMA2通道5,ADC2没有DMA功能
#define    ADC_x                         ADC1
#define    ADC_DMA_CHANNEL               DMA1_Channel1
#define    ADC_DMA_CLK                   RCC_AHBPeriph_DMA1


/**************************函数声明********************************/
void               ADCx_Init                               (void);

u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times);
#endif /* __ADC_H */

五、参考

基于STM32F103单片机雾霾检测PM2.5检测空气质量检测除尘系统icon-default.png?t=O83Ahttps://blog.csdn.net/a_huan258147/article/details/116261005?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%252270E293FE-E8B7-4F6F-90F6-F0A69E48BA5D%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=70E293FE-E8B7-4F6F-90F6-F0A69E48BA5D&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduend~default-1-116261005-null-null.142%5Ev100%5Epc_search_result_base4&utm_term=pm2.5%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E8%BF%9E%E6%8E%A5stm32f103&spm=1018.2226.3001.4187

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