MQ-4氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環境中存在燃料氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-4氣體傳感器中對甲烷的靈敏度高，對丙烷，丁烷也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種應用的低成本傳感器。

一、模塊來源

模塊實物展示：

資料下載鏈接：

https://pan.baidu.com/s/1B8WhPIzTmWwQsFFVayRpAA?pwd=9966
資料提取碼：9966

二、規格參數

工作電壓：3.3V ~ 5V

工作電流：150MA

輸出方式: DO接口為數字量輸出 AO接口為模擬量輸出

讀取方式：ADC

管腳數量：4 Pin（2.54mm間距排針）

以上信息見廠家資料文件

三、移植過程

我們的目標是將例程移植至CW32F030C8T6開發板上【能夠判斷當前環境狀況的功能】。首先要獲取資料，查看數據手冊應如何實現讀取數據，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

MQ-4氣體傳感器對甲烷靈敏度高，對酒精及其他一些干擾性氣體有較強的抗干擾能力。

其對應的原理圖，AO輸出為MQ傳感器直接輸出的電壓，所以為模擬量；DO為經過LM393進行電壓比較后，輸出高低電平，所以為數字量。

因此DO引腳可以配置為GPIO的輸入模式，AO引腳需要配置為ADC模擬輸入模式。

3.2引腳選擇

想要使用ADC，需要確定使用的引腳是否有ADC外設功能?？梢酝ㄟ^手冊進行查看。在用戶手冊439頁。

這里選擇使用PA5的附加ADC功能。

有ADC功能的引腳

模塊接線圖

3.3移植至工程

移植步驟中的導入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_mq4.c與bsp_mq4.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關代碼。

在文件bsp_mq4.c中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-21     LCKFB-LP    first version
 */

#include "bsp_mq4.h"


/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：ADC_MQ4_Init
 * 函 數 說 明：初始化ADC功能
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void ADC_MQ4_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結構體

    RCC_MQ_GPIO_ENABLE();        // 使能GPIO時鐘
    RCC_MQ_ADC_ENABLE();         // 使能ADC時鐘

    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_MQ_DO;          // GPIO引腳
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;     // 輸入模式
    GPIO_Init(PORT_MQ_GPIO, &GPIO_InitStruct);  // 初始化

    ANALOG_GPIO_ENABLE();                // PA05設定為模擬輸入

    /* ADC配置 */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                   // ADC初始化結構體
    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;                     // ADC看門狗結構體
    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;           // ADC單通道轉換結構體

    // 配置ADC初始化結構體
    ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode;  //單通道單次轉換模式
    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4;         // 時鐘頻率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz
    ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5個ADC時鐘周期
    ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA;       //VDDA參考電壓
    ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable;      //關閉跟隨器
    ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable;          //關閉內置溫度傳感器
    ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable;        //不觸發DMA
    ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight;        //ADC轉換結果右對齊
    ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable;        //轉換結果累加不使能

    //ADC模擬看門狗通道初始化
    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

    //配置單通道轉換模式
    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;      // 單通道ADC轉換結果溢出保存
    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = CHANNEL_ADC;              // 選擇ADC轉換通道，AIN5:PA05
    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;   // ADC初始化結構體
    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;     // ADC看門狗結構體

    ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);             // 初始化配置

    ADC_Enable(); //ADC使能

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉換
}

/**********************************************************
 * 函 數 名 稱：ADC_GET
 * 函 數 功 能：讀取一次ADC值
 * 傳 入 參 數：無
 * 函 數 返 回：測量到的值
 * 作       者：LCKFB
 * 備       注：
**********************************************************/
uint32_t ADC_GET(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉換

    uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 獲取數據

    return adcValue;
}
/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Get_Adc_MQ4_Value
 * 函 數 說 明：
 * 函 數 形 參：
 * 函 數 返 回：對應掃描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_MQ4_Value(void)
{
        uint32_t Data = 0;

        for(int i = 0; i < SAMPLES; i++)
        {
                Data += ADC_GET();
        }

        Data = Data / SAMPLES;

        return Data;
}

/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Get_MQ4_Percentage_value
 * 函 數 說 明：讀取MQ4值，并且返回百分比
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned int Get_MQ4_Percentage_value(void)
{
    int adc_max = 4095;
    int adc_new = 0;
    int Percentage_value = 0;

    adc_new = Get_Adc_MQ4_Value();

    Percentage_value = ((float)adc_new / (float)adc_max) * 100.f;
    return Percentage_value;
}

/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Get_MQ4_DO_value
 * 函 數 說 明：獲取MQ4DO引腳的電平狀態
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：0=未檢測到高于靈敏度的酒精值 1=檢測到高于靈敏度的酒精值
 * 作       者：LC
 * 備       注：調整模塊上的滑動電阻即可調整靈敏度
******************************************************************/
char Get_MQ4_DO_value(void)
{
    if( GPIO_ReadPin(PORT_MQ_GPIO, GPIO_MQ_DO) == GPIO_Pin_RESET )
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return 1;
    }
}

在文件bsp_mq4.h中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-21     LCKFB-LP    first version
 */

#ifndef _BSP_MQ4_H_
#define _BSP_MQ4_H_

#include "board.h"


#define RCC_MQ_GPIO_ENABLE()    __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define RCC_MQ_ADC_ENABLE()     __RCC_ADC_CLK_ENABLE()

#define ANALOG_GPIO_ENABLE()    PA05_ANALOG_ENABLE()

#define CHANNEL_ADC             ADC_ExInputCH5

#define PORT_MQ_GPIO            CW_GPIOA

#define GPIO_MQ_AO              GPIO_PIN_5
#define GPIO_MQ_DO              GPIO_PIN_1

 //采樣次數
#define SAMPLES         30


void ADC_MQ4_Init(void);
unsigned int Get_Adc_MQ4_Value(void);
unsigned int Get_MQ4_Percentage_value(void);
char Get_MQ4_DO_value(void);

#endif

四、移植驗證

在自己工程中的main主函數中，編寫如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-21     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_mq4.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();        // 開發板初始化

    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200

    ADC_MQ4_Init();
    printf("ADC Demo Startrn");
    while(1)
    {
        printf("甲烷含量 = %d%%rnn", Get_MQ4_Percentage_value() );
        delay_ms(1000);
    }
}

移植現象：輸出換算后的甲烷濃度百分比。

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1eoJ8luqaw20s3-EAzKsdyQ?pwd=LCKF

提取碼：LCKF

審核編輯 黃宇