基于STM32的GP2Y1014AU粉塵傳感器的使用

ID:731437 · 發表于 2020-4-17 16:17

1. GP2Y1014AU粉塵傳感器

光學灰塵傳感器(CP2Y1014AUOF) 在檢測非常細的顆粒、例如香煙煙霧、是很有效的、并且是常用的空氣凈化器系統、改裝置中、一個紅外發光二極管和光電晶體管、對角布置成允許其檢測到空氣中的灰塵反射光。該傳感器具有很低的電流消耗(限大20mA 11毫安典型的)可以搭載高達7VDC的傳感器、輸出的是一個模擬電壓正比于所測得粉塵濃度、敏感性為0.5V/0.1mg/m3

2. GP2Y1014AU粉塵傳感器的硬件連接

（1）電阻R6和電容C9：因為V-LED和LED-GND是給紅外發光二極管供電的，所以不能直接接上5V,需要串一個150歐的電阻來限流，另外為了穩定供電，還需要在給發光二極管供電的正極和負極上并一個220uf的電容。

（2）上圖中的3為脈沖輸入腳，為傳感器提供輸入信號（該PWM的占空比規定為0.032）

（3）上圖中的5為單片機的ADC模擬輸入腳，用來輸出信號的，空氣質量數據通過電壓模擬信號輸出

（4）電阻R3和R4：起分壓作用（因為該傳感器是5V供電，而32單片機的AD采樣最大電壓為3.3V）

圖1為脈沖輸入波形，周期為10ms，高電平為0.32ms

圖2為AD采樣時序，由圖可知，在輸入上升沿到輸出的峰值，時間為280us左右，就在此時進行采樣，因為整個高電平持續的時間為320us，所以在打開紅外發光二極管280us后采樣，然后延時40us后關閉紅外發光二極管，最后再延時9680us(輸入波形的周期為10ms)，這就實現了一次完整的工作

3. GP2Y1014AU粉塵傳感器的軟件設計

（1） tsensor.c包括GP2Y_Adc_Init函數、GetGP2Y函數、GP2Y_Get_Adc函數、GPY2_Get_Adc_Aveurage函數四個部分

//初始化ADC

//這里我們僅以規則通道為例

//我們默認將開啟通道0~3

void GP2Y_Adc_Init(void)  //ADC通道初始化

{

      ADC_InitTypeDefADC_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1       , ENABLE );       //使能GPIOA,ADC1通道時鐘



      RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //分頻因子6時鐘為72M/6=12MHz



      //PA1作為模擬通道輸入引腳

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模擬輸入引腳

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//PB1 作為脈沖輸出引腳

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GP2Y_High;

ADC_DeInit(ADC1);  //將外設 ADC1 的全部寄存器重設為缺省值

      ADC_InitStructure.ADC_Mode= ADC_Mode_Independent;       //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在獨立模式

      ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode= DISABLE; //模數轉換工作在單通道模式

      ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode= DISABLE;       //模數轉換工作在單次轉換模式

      ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None;    //轉換由軟件而不是外部觸發啟動

      ADC_InitStructure.ADC_DataAlign= ADC_DataAlign_Right;    //ADC數據右對齊

      ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel= 1; //順序進行規則轉換的ADC通道的數目

      ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);  //根據ADC_InitStruct中指定的參數初始化外設ADCx的寄存器



      ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); //使能指定的ADC1

      ADC_ResetCalibration(ADC1);    //重置指定的ADC1的復位寄存器

while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));       //獲取ADC1重置校準寄存器的狀態,設置狀態則等待

      ADC_StartCalibration(ADC1);       //開啟AD校準

      while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));             //獲取指定ADC1的校準程序,設置狀態則等待

}

//獲得ADC值

//ch:通道值 0~3

u16 GP2Y_Get_Adc(u8 ch)

      {

//設置指定ADC的規則組通道，一個序列，采樣時間

      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );    //ADC1,ADC通道3,第一個轉換,采樣時間為239.5周期

      ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);          //使能指定的ADC1的軟件轉換啟動功能

      while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC ));//等待轉換結束

      returnADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回最近一次ADC1規則組的轉換結果

      }

//計算模擬量

Short  GetGP2Y(void)

{

u32 AD_PM;

short result;

double pm;

GP2Y_Low;  //打開紅外二極管

delay_us(280); //延時280us，延時時間到才進行采樣

AD_PM = GP2Y_Get_Adc(ADC_Channel_0);  //PA0 采樣，讀取AD值

delay_us(40); //延時33us，280+40=320us，這是LED亮燈的最短時間

GP2Y_High; //關閉紅外二極管

delay_us(9680); //延時9680us，320+9680=10000us=10ms，這是一個周期的最短時間

pm = (0.17*AD_PM-0.1)*1000; //電壓-灰塵轉換公式乘以1000單位換成ug/m3

printf("%f\n",pm);

         result=pm*100;

return result;

      //return pm;

}

//獲取通道ch的轉換值

//取times次,然后平均

u16 GPY2_Get_Adc_Aveurage(u8 ch,u8 times)

{

      u32pm_val=0;

      u8t;

      for(t=0;t<times;t++)

      {

         pm_val+=GP2Y_Get_Adc(ch);

               delay_ms(5);

      }

      returnpm_val/times;

}

（2）主函數：將接收到的PM2.5濃度顯示到LCD上，每秒更新一次

intmain(void)

{

      shortPM;

      delay_init();                //延時函數初始化

      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置中斷優先級分組為組2：2位搶占優先級，2位響應優先級

      uart_init(115200);       //串口初始化為115200

      LED_Init();                            //初始化與LED連接的硬件接口

LCD_Init();                            //初始化LCD

      GP2Y_Adc_Init();                         //ADC初始化

      POINT_COLOR=RED;//設置字體為紅色

      LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"EliteSTM32");

      LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TemperatureTEST");

      LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

      LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2020/4/4");

      POINT_COLOR=BLUE;//設置字體為藍色

      LCD_ShowString(30,140,200,16,16,"PM2.5:000.000ug/m3");

      while(1)

      {

               PM=GetGP2Y();    //得到pm2.5值

               printf("PM2.5濃度：%f\n",PM);

               LCD_ShowxNum(30+6*8,140,PM/100,3,16,0);    //顯示數部分

               LCD_ShowxNum(30+10*8,140,PM%100,3,16,0X80); //顯示小數部分

               LED0=!LED0;

               delay_ms(1000);

      }

}

ID:442132 · 發表于 2020-5-21 11:01

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