【分享】2021级陈镜如烟雾报警：MQ-2 烟雾气敏传感器

21级陈镜如

1.作品功能介绍
通过使用迪文屏串口屏的C51单片机，配合MQ2烟雾传感器，实现对烟雾的测量和报警。在做完迪文屏相关界面后，将烟雾传感器正确于迪文屏接线，点燃棉签释放烟雾，当传感器检测到的烟雾值大于所设定的报警值时，蜂鸣器报警，反之则只显示数值。
2.工作原理


用迪文串口屏做的MQ2烟雾报警器的工作原理如下：MQ2 烟雾传感器原理吸附过程：MQ2主要由加热丝和敏感材料层组成，加热丝将敏感材料加热到200-300°C左右。在这个温度下，当烟雾或可燃气体分子存在于传感器周围环境中时，会被吸附到敏感材料（如SnO₂）的表面。由于SnO₂表面存在氧空位，氧气分子会首先吸附在表面，并从半导体材料中捕获电子，形成化学吸附氧离子，使n型半导体材料的表面电子浓度降低，电阻升高。反应过程：当烟雾或可燃气体分子吸附到表面时，它们会与化学吸附氧离子发生反应，释放出电子，导致半导体材料表面的电子浓度增加，从而使传感器的电阻降低。烟雾或可燃气体浓度越高，反应越剧烈，释放的电子越多，电阻下降得越明显。检测电路：MQ2传感器通常连接到一个简单的分压电路中，传感器的电阻变化会引起分压电路输出电压的变化，通过检测输出电压的变化，就可以判断周围环境中烟雾或可燃气体的浓度。 迪文串口屏作用及整体工作原理信号处理与显示：MQ2传感器检测到烟雾浓度变化并转换为电信号后，该信号被传送到与之相连的单片机或其他控制芯片。控制芯片对信号进行处理和分析，判断烟雾浓度是否超过设定阈值。迪文串口屏通过串口与控制芯片进行通信，接收控制芯片发送的指令和数据，将烟雾浓度值、报警状态等信息以直观的图形、文字形式显示在屏幕上，如显示当前烟雾浓度数值、“正常”“报警”等状态提示。交互与设置功能：用户可以通过迪文串口屏的触摸功能或按键进行交互操作，例如设置烟雾浓度报警阈值、查看历史报警记录、调整报警器的灵敏度等。串口屏将用户的设置指令发送给控制芯片，控制芯片根据指令对报警器的参数进行相应调整。报警触发与指示：当控制芯片判断烟雾浓度超过设定阈值时，一方面会向迪文串口屏发送报警信号，使其在屏幕上显示报警信息并可能发出声音或闪烁提示；另一方面会触发报警器的报警装置，如蜂鸣器发出警报声或LED灯闪烁，以提醒用户发生烟雾异常情况。

3.设计思路

1、硬件部分
    学校和迪文公司提供了课题所需的模块，通过查找各模块的功能、参数等，将各个模块连接成系统。[color=var(--md-box-samantha-deep-text-color)]传感器部分设计[color=var(--md-box-samantha-normal-text-color)]将 MQ2 烟雾传感器连接到电源电路，一般需要提供合适的加热电压（通常为 5V 左右）保证其正常工作，同时将传感器的信号输出引脚连接到单片机的模拟输入引脚，以便单片机能够采集到传感器输出的反映烟雾浓度变化的电压信号。

2、软件部分
    首先，对单片机的相关引脚进行初始化配置，然后通过编程实现按照一定的时间间隔（即采样周期）对 MQ2 传感器输出的模拟信号进行采集，可利用单片机内置的模数转换功能（ADC）来将模拟信号转换为数字信号。例如，在 STM32 单片机中，调用相应的 ADC 库函数来启动转换并获取转换结果。对获取到的数字信号进行滤波处理，使得采集到的数据更加准确和平稳，便于后续准确判断烟雾浓度情况。根据预先通过实验校准得到的 MQ2 传感器输出数字信号与实际烟雾浓度的对应关系，编写代码将处理后的数字信号转换为对应的烟雾浓度实际数值，方便后续的阈值判断以及在串口屏上准确显示。最后设定报警阈值和交互程序。

3.GUI界面

在对美观和功能多样性的考虑下，我先设计了一个开机动画，然后添加了亮度调节，声音设置和烟雾测量值于报警值的界面。

操作演示：https://t.bilibili.com/1019646719541903428?share_source=pc_native

moyan

源文件如下