stm32f103用屏幕显示MQ135和MQ4传感器的数据有问题

Question

stm32f103用屏幕显示MQ135和MQ4传感器的数据有问题
MQ135能正常显示就是MQ4的数值刚开始是正常的，当我改变甲烷值的时候MQ4的数据就出问题了
main.c

#include "MQ_Sensor.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_conf.h"
#include "stm32f10x_exti.h"

#include <math.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_it.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "sys/types.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "myiic.h"
#include "time.h"
#include "LCD_calculate.h"
#include "Lcd_Driver.h"
#include "dht11.h"
#include "adc.h"
#include "stdlib.h"

//光照阈值
#define lux 2200

//光敏电阻输入值
unsigned int lux_value = 0;

char temp_buff[20], temp_buff2[20];
unsigned temptempdata = 0;
int main(void)
{
    char vol[25];
    char vol1[25];
        float ppm = 0;
        float ppm1 = 0;
    char txt[32];
    char txt1[32];

    delay_init();                                    //延时函数初始化
    TIME_Init();       //初始化定时器
    LED_Init();           //初始化RGB灯
    Lcd_Init();           // LCD屏幕初始化
    Lcd_Clear(GRAY0);  //清屏
    Redraw_Mainmenu(); //主页显示初始化
    DHT11_Init();       // DHT11温湿度
    Adc_Init();           //MQ135和MQ4
    while (1)
    {
        GetMQ4Out();
        GetMQ135Out();
         if (timecount2 > 10) // 1000ms更新一次数据
         {
             timecount2 = 0;
             DHT11_Read_Data(&tempdata, &humidata); //读取温湿度值
             sprintf(txt, "%dC  ", tempdata);    //写入数据
             Gui_DrawFont_GBK16(85, 27, GREEN, BLUE, txt);//显示数据
             sprintf(txt1, "%d%%RH", humidata);    //写入数据
             Gui_DrawFont_GBK16(85, 50, GREEN, BLUE, txt1);//显示数据

            ppm = GetMQ135Out();//转换为空气污染指数
            sprintf(vol, "%0.1f ", ppm);    //写入数据
            Gui_DrawFont_GBK16(85, 73, GREEN, BLUE, vol);//显示数据


             ppm1 = GetMQ4Out();        //获取MQ4数据
            sprintf(vol1, "%0.1f ", ppm1);    //写入数据
            Gui_DrawFont_GBK16(85, 140, GREEN, BLUE, vol1);//显示数据
         }
        }

}

adc.c

 #include "adc.h"
 #include "delay.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
       
void Adc_NVIC_Config(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//初始化ADC
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认将开启通道1                                                                       
void  Adc_Init(void)
{     
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1    , ENABLE );      //使能ADC1通道时钟
    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

    //PA6 作为模拟通道输入引脚                       
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        //模拟输入引脚
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    

    ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1 

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//ADC工作模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;    //模数转换工作在单通道模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;    //模数转换工作在多次转换模式
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;    //转换由软件而不是外部触发启动
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;    //ADC数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;    //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);    //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器

  
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);    //使能复位校准
     
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    //等待复位校准结束
    
    ADC_StartCalibration(ADC1);    //开启AD校准
 
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));    //等待校准结束
    
    
    //ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);
    //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5);
    //ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}                  
//获得ADC值
//ch:通道值 1
u16 Get_Adc(u8 ch)   
{
//设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5 );//ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期            
  
    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

    return ADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}

u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
    u32 temp_val=0;
    u8 t;
    for(t=0;t<times;t++)
    {
        temp_val+=Get_Adc(ch);
        delay_ms(1);
    }
    return temp_val/times;
}      

void ADC1_2_IRQHandler(void)
{
    if (ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) == SET)
    {

    }
    ADC_ClearITPendingBit(ADC1, ADC_IT_EOC);
}

// 存放 ADC 通道采样值
volatile unsigned short int ADC_ConvertedValue[2] ;


void ADC1_DMA_Config(void)
{
    DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
    ADC_InitTypeDef  ADC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    // 开启 DMA 时钟
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
    // 开启 ADC 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    // 开启 GPIO 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    /* * * * * * ADC 引脚配置 * * * * * */
    

    // PA0/1/2/3/4 作为模拟通道输入引脚                         
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        //模拟输入引脚
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    

        /* * * * * * DMA 模式配置 * * * * * */
    // 复位 DMA 控制器
    DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
    
    // 源数据地址
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&(ADC1->DR);
    // 目标地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_ConvertedValue;
    // 方向：外设到存储器
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    // 传输大小
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 5;
    // 外设地址递增
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    // 内存地址递增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    // 外设数据单位
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    // 内存数据单位
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    // DMA模式，循环
    // DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    // 优先级
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    // 关闭内存到内存的传输
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    // 初始化DMA
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
    // 使能DMA
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
    
    /* * * * * * ADC 模式配置 * * * * * */
    
    // ADC_DeInit(ADC1);  //将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值

    // 只使用一个ADC，属于独立模式
    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;    
    // 转换由软件开启
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;    
    // ADC数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;    
    // 顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2;    
    // 根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);    

    // 配置ADC时钟Ｎ狿CLK2的8分频，即9MHz
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8); 
    
    ADC_RegularChannelConfig( ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig( ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_1Cycles5)；

    // 使能 ADC1 DMA 请求
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);    
    // 使能 ADC1， 开始转换
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);    //重置指定的ADC1的校准寄存器
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    //获取ADC1重置校准寄存器的状态,设置状态则等待
    ADC_StartCalibration(ADC1);        //开始指定ADC1的校准状态
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));        //获取指定ADC1的校准程序,设置状态则等待

    // ADC1的软件转换启动
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);        
}

MQ_Sensor.c

#include "MQ_Sensor.h"


static unsigned int adc_value = 0; //保存ADC数值

#define CAL_PPM     20 
#define RL            10.0f    
static float R0;  
int Calibration = 1;

void MQ4_PPM_Calibration(float RS)
{
    R0 = RS / pow(CAL_PPM / 613.9f, 1 / -2.074f);
}
//MQ4数据获取
float GetMQ4Out(void)
{
    float RS;
    double volt = 0;
    double ppm = 0;
    
    delay_ms(100);
    
    //adc数值
    adc_value = Get_Adc(1);

    volt=(double)adc_value*3.3/4095;
    RS = (3.3f - volt) / volt * RL; 
    if (Calibration) 
    {
        MQ4_PPM_Calibration(RS);
        // delay_ms(50);
        Calibration = 0;
    }
    
    ppm = 613.9f * pow(RS/R0, -2.074f);
    return ppm;
}

//MQ135数据获取
float GetMQ135Out(void)
{
    double volt = 0;
    double ppm = 0;
    
    delay_ms(20);
    
    //adc数值
    adc_value = Get_Adc(1);
    printf("adcvalue = %d.\n",adc_value);

    
    //adc输出电压
    volt=(double)adc_value*3.3/4095;
    printf("volt = %f.\n",volt);
    
    //根据电压值换算成被检测气体的污染指数

    // MQ135 MQ8 H2 空气质量 通用 
    // volt = ((3.65*pow(ppm,0.3203*2))/(34.88+pow(ppm,0.3203*2))+0.6);
    ppm = pow(10, (log10(34.88*(volt-0.6)/(3.65-volt+0.6)))/(0.3203*2));

    printf("ppm = %f.\n\n",ppm);
    return ppm;
}

Answer 1

本答案参考 多次询问 ChatGPT-3.5 后选择的最佳回答，若是满意，还请采纳，谢谢

1. 问题分析
   • 数据获取与转换逻辑
     • 在GetMQ4Out函数中，MQ4传感器数据的获取依赖于Get_Adc函数获取的ADC值，然后通过一系列计算得到PPM值。当甲烷值改变后数据出问题，可能是由于校准逻辑或者计算过程中的问题。
     • 在GetMQ135Out函数中，同样基于Get_Adc获取ADC值来计算PPM值，目前MQ135能正常显示，说明Get_Adc函数本身可能没有问题，但也不能完全排除其在不同传感器数据获取过程中的微妙差异影响。
   • 校准相关
     • 在MQ4_PPM_Calibration函数中，对MQ4进行校准，校准过程中使用了一些预定义的常量，如CAL_PPM和RL，如果这些常量不准确或者不适合实际的传感器特性，可能会导致校准后的结果不准确，进而在甲烷值改变时数据出现问题。
   • 硬件相关可能性
     • 虽然代码逻辑可能存在问题，但也不能排除硬件方面的因素。例如，MQ4传感器本身的稳定性、与单片机的连接是否良好（包括线路是否松动、是否存在电磁干扰等）。
2. 可能的解决方案
   • 校准方面
     • 重新检查CAL_PPM和RL的值是否适合实际使用的MQ4传感器。可以参考传感器的 datasheet来获取更准确的校准参数。例如，如果传感器的实际特性与预设的校准参数所基于的特性有偏差，可能需要重新调整这些参数。
     • 考虑增加动态校准机制。目前代码中的校准似乎是一次性的（Calibration变量在首次校准后不再进行校准）。对于可能存在漂移或者受环境影响较大的传感器，可以定期或者根据一定条件重新进行校准。比如，可以在一定时间间隔（如每小时）或者当传感器数据波动超过一定阈值时重新校准。
   • 数据处理逻辑
     • 在GetMQ4Out函数中，检查计算过程是否存在错误。例如，对公式ppm = 613.9f*pow(RS/R0, -2.074f)进行验证。可以通过手动代入一些已知的正确数据（通过其他可靠的测量设备获取相同环境下的MQ4数据）来检查计算结果是否正确。
     • 检查数据类型转换是否正确。在代码中存在不同数据类型（如float、double、int）之间的转换，例如在计算电压volt=(double)adc_value*3.3/4095;时，确保这种转换不会导致精度损失或者计算错误。
   • 硬件检查
     • 使用示波器或者万用表检查MQ4传感器的电源供应是否稳定。不稳定的电源可能会导致传感器输出不稳定，进而影响数据的准确性。
     • 检查传感器与单片机之间的连接线路是否有松动、短路或者接触不良的情况。可以重新插拔连接线，确保连接牢固。同时，检查线路是否受到电磁干扰，可以尝试增加屏蔽措施（如使用屏蔽线或者将线路远离其他可能产生干扰的设备）。
   • 代码调试
     • 在关键的计算步骤和数据获取步骤添加更多的调试输出语句。例如，在GetMQ4Out函数中，可以在获取ADC值后、计算RS值后、校准前后以及计算PPM值后都添加printf语句输出相关变量的值，这样可以更清楚地看到数据在各个步骤的变化情况，有助于定位问题所在。
     • 使用调试工具（如J - Link等）进行单步调试，观察变量的值在程序执行过程中的变化，特别是在甲烷值改变前后的变化情况，以确定问题是出现在哪个具体的代码段。