CN113447616B - 一种co2传感器pwm输出数值计算方法 - Google Patents

一种co2传感器pwm输出数值计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，步骤S1：开始；步骤S2：初始化I/O；步骤S3：初始化定时器；步骤S4：初始化外部中断；步骤S5：进入外部中断；步骤S6：读取PWM引脚电平；步骤S8：判断步骤S6中的PWM引脚电平是否为高电平；步骤S9：高电平计数；步骤S10：低电平计数；步骤S11：将步骤S9中的高电平计数的总数和步骤S10中低电平计数的总数累加，得到PWM引脚总脉冲周期；步骤S12：根据步骤S11得到的总脉冲周期，判断传感器型号。本发明具有实现方法简单、通用性强、准确可靠的特点，仅需单片机一个I/O引脚即可实现不同规格的CO2浓度传感器区分，并获取正确的数据，实现传感器的通用。

Description

一种CO2传感器PWM输出数值计算方法
技术领域
本发明属传感器技术领域，具体为一种CO2传感器PWM输出数值计算方法。
背景技术
在新风行业，CO2浓度传感器作为室内空气质量检测方式被普遍接受。目前，CO2浓度传感器厂家众多，在表示CO2浓度的PWM输出数据上看，占空比及频率都不尽相同，这对产品的通用性及替代性带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中，产品的通用性不足的问题。本发明中的CO2即为CO2。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，包括以下步骤：
步骤S1：开始；
步骤S2：初始化I/O；
步骤S3：初始化定时器；
步骤S4：初始化外部中断；
步骤S5：进入外部中断；
步骤S6：读取PWM引脚电平；
步骤S8：判断步骤S6中的PWM引脚电平是否为高电平；如果是，则跳转到S9；如果不是，则跳转到S10；
步骤S9：高电平计数；高电平计数完成后跳转到步骤S11；
步骤S10：低电平计数；
步骤S11：将步骤S9中的高电平计数的总数和步骤S10中低电平计数的总数累加，得到PWM引脚总脉冲周期；
步骤S12：根据步骤S11得到的总脉冲周期，判断传感器型号；如果脉冲周期符合型号A的标准，按型号A的计算方法进行CO2浓度计算；如果脉冲周期符合型号B的标准，则按型号B的计算方法进行CO2浓度计算。
进一步的，所述型号A的CO2浓度计算步骤具体为：
步骤S21：根据脉冲周期中高电平的周期，计算CO2浓度，CO2浓度的计算公式为：
PPMco2＝(tpulse-a)＊b
其中，PPM为CO2浓度值；tpulse为脉冲周期中的高电平；
a、b均为固定值；
步骤S22：将步骤S21中的计算结果与型号A传感器的标注值进行对比，如果计算结果超出标注值的范围，则计算结果异常，跳转到步骤S26；如果计算结果符合标注值的范围，则计算结果没有异常，跳转到步骤S23；
步骤S23：剔除CO2浓度旧数据；
步骤S24：将步骤S21中的计算结果与剔除异常数据及旧数据后的值，累加求平均；
步骤S25：将步骤S24中得到的数据进行滤波；结束CO2浓度的计算；
步骤S26：更新上一次存储的数据；完成CO2浓度的计算。
进一步的，所述型号B的CO2浓度计算步骤具体为：
步骤S31：根据脉冲周期中高电平的周期，计算CO2浓度，CO2浓度的计算公式为：
PPMco2＝(tpulse-a)＊b
其中，PPM为CO2浓度值；tpulse为脉冲周期中的高电平；
a、b均为固定值
步骤S32：将步骤S31中的计算结果与型号B传感器的标注值值进行对比，如果计算结果超出标注值的范围，则计算结果异常，跳转到步骤S36；如果计算结果符合标注值的范围，则计算结果没有异常，跳转到步骤S33；
步骤S33：剔除CO2浓度旧数据；
步骤S34：将步骤S31中的计算结果与剔除异常数据及旧数据后的值，累加求平均；
步骤S35：将步骤S34中得到的数据进行滤波；结束CO2浓度的计算；
步骤S36：更新上一次存储的数据；结束CO2浓度的计算。
进一步的，I/O口初始化的步骤为：开启对应IO口时钟，配置引脚为上拉输入，配置引脚切换高速。
进一步的，定时器初始化的步骤为：
步骤A1：开启对应定时器时钟；
步骤A2：设置定时器分频因子；
步骤A3：设置计时器模式为向上计数；
步骤A4：设置预分频数字；
步骤A5：设置重载计数值；
步骤A6：配置定时器中断抢占优先级为4，执行2，使能定时器。
进一步的，外部中断初始化的步骤为：
步骤B1：开启外部中断时钟，配置对应GPIO脚位使用为外部中断；
步骤B2：配置外部中断模式为中断模式，上升沿和下降沿都触发中断，
步骤B3：配置优先级为抢占2，执行0，使能外部中断对应的通道，最后开启外部中断。
进一步的，步骤S12中的型号判断具体步骤为：将步骤S11中得到的总脉冲周期与数据库中存储的传感器脉冲数据进行对比。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明具有实现方法简单、通用性强、准确可靠的特点，仅需单片机一个I/O引脚即可实现不同规格的CO2浓度传感器区分，并获取正确的数据，实现传感器的通用。
附图说明
图1为CO2浓度传感器PWM输出数据计算方法逻辑流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：开始；
步骤S2：初始化I/O；
步骤S3：初始化定时器；
步骤S4：初始化外部中断；
步骤S5：进入外部中断；
步骤S6：读取PWM引脚电平；
步骤S8：判断步骤S6中的PWM引脚电平是否为高电平；如果是，则跳转到S9；如果不是，则跳转到S10；
步骤S9：高电平计数；高电平计数完成后跳转到步骤S11；
步骤S10：低电平计数；
步骤S11：将步骤S9中的高电平计数的总数和步骤S10中低电平计数的总数累加，得到PWM引脚总脉冲周期；
步骤S12：根据步骤S11得到的总脉冲周期，判断传感器型号；如果脉冲周期符合型号A的标准，按型号A的计算方法进行CO2浓度计算；如果脉冲周期符合型号B的标准，则按型号B的计算方法进行CO2浓度计算。
所述型号A的CO2浓度计算步骤具体为：
步骤S21：根据脉冲周期中高电平的周期，计算CO2浓度，CO2浓度的计算公式为：
PPMco2＝(tpulse-a)＊b
其中，PPM为CO2浓度值；tpulse为脉冲周期中的高电平；
a、b均为固定值；a、b的值根据型号A的CO2浓度传感器规格书选取。
步骤S22：将步骤S21中的计算结果与型号A传感器的标注值进行对比，如果计算结果超出标注值的范围，则计算结果异常异常，跳转到步骤S26；如果计算结果符合标注值的范围，则计算结果没有异常，跳转到步骤S23；标准值的范围为型号A的CO2浓度传感器规格书内的范围；将步骤S21中的计算结果与型号A传感器的标注值进行对比，对比的目的是为了剔除异常数据；
步骤S23：剔除CO2浓度旧数据；
进一步的，对CO2浓度实施数据采集，将先采集到的数据定义为旧数据，后采集到的数据定义为新数据。
步骤S24：将步骤S21中的计算结果与剔除异常数据及旧数据后的值，累加求平均；
进一步的，剔除异常数据及旧数据后的值，即当前的CO2浓度值。
步骤S25：将步骤S24中得到的数据进行滤波；结束CO2浓度的计算；滤波的作用是滤波是为了使数据更平滑，无异常跳变。这么处理后的数据和环境数据更接近；
步骤S26：更新上一次存储的数据；完成CO2浓度的计算。
所述型号B的CO2浓度计算步骤具体为：
步骤S31：根据脉冲周期中高电平的周期，计算CO2浓度，CO2浓度的计算公式为：
PPMco2＝(tpulse-a)＊b
其中，PPM为CO2浓度值；tpulse为脉冲周期中的高电平；
a、b均为固定值；a、b的值根据型号B的CO2浓度传感器规格书选取。
步骤S32：将步骤S31中的计算结果与型号B传感器的标注值值进行对比，如果计算结果超出标注值的范围，则计算结果异常，跳转到步骤S36；如果计算结果符合标注值的范围，则计算结果没有异常，跳转到步骤S33；标准值的范围为型号B的CO2浓度传感器规格书内的范围；将步骤S31中的计算结果与型号B传感器的标注值进行对比，对比的目的是为了剔除异常数据；
步骤S33：剔除CO2浓度旧数据；
步骤S34：将步骤S31中的计算结果与剔除异常数据及旧数据后的值，累加求平均；
步骤S35：将步骤S34中得到的数据进行滤波；结束CO2浓度的计算；滤波的作用是滤波是为了使数据更平滑，无异常跳变。这么处理后的数据和环境数据更接近；
步骤S36：更新上一次存储的数据；结束CO2浓度的计算。
I/O口初始化的步骤为：开启对应IO口时钟，配置引脚为上拉输入，配置引脚切换高速。
定时器初始化的步骤为：
步骤A1：开启对应定时器时钟；
步骤A2：设置定时器分频因子；
步骤A3：设置计时器模式为向上计数；
步骤A4：设置预分频数字；
步骤A5：设置重载计数值；
步骤A6：配置定时器中断抢占优先级为4，执行2，使能定时器。
外部中断初始化的步骤为：
步骤B1：开启外部中断时钟，配置对应GPIO脚位使用为外部中断；
步骤B2：配置外部中断模式为中断模式，上升沿和下降沿都触发中断，
步骤B3：配置优先级为抢占2，执行0，使能外部中断对应的通道，最后开启外部中断。
步骤S12中的型号判断具体步骤为：将步骤S11中得到的总脉冲周期与数据库中存储的传感器脉冲数据进行对比。
实施例二
本实施例为实施例一的进一步细化。本发明通过由单片机的一个I/O口读取CO2浓度传感器PWM输出引脚上的高、低电平，并对高、低电平计数判断总脉冲周期，通过对厂家给出的传感器规格进行比对，即可区分出不同的CO2浓度传感器，并获取正确的CO2浓度输出数据。
其中，单片机实用现有的单片机，例如STM32F103RET6。
实施例三
本实施例为实施例一的进一步细化。参见图1所示，本发明所述的一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，包括显示控制单元、CO2浓度传感器单元。
显示控制单元以基于CORTEXTM-M3内核的单片机为核心，通过IO驱动显示单元及获取CO2浓度传感器PWM输出数据等；
CO2浓度传感器单元为被测单元，采集环境CO2浓度并输出PWM数据；
当系统上电后，不同传感器单元会输出不同频率、不同宽度的PWM方波信号，显示控制单元在收到信号后，通过对高、低电平信号进行计数，并对高、低电平计数判断总脉冲周期，通过对厂家给出的传感器规格进行比对，即可区分出不同的CO2浓度传感器，并获取正确的CO2浓度输出数据。
实施例四
本实施例为实施例一的进一步优化。当根据脉冲周期确定了传感器型号后，在根据传感器的型号查找相应的产品规格书。如当确定传感器的型号为型号A时，查找传感器A的产品规格书，确定a的值为2，b的值为2；将a、b的值带入到公式中计算，得到CO2浓度的浓度值。
实施例五
本实施例为实施例一的进一步优化。当根据脉冲周期确定了传感器型号后，在根据传感器的型号查找相应的产品规格书。如当确定传感器的型号为型号B时，查找传感器B的产品规格书，确定a的值为2，b的值为5；将a、b的值带入到公式中计算，得到CO2浓度的浓度值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：开始；
步骤S2：初始化I/O；
步骤S3：初始化定时器；
步骤S4：初始化外部中断；
步骤S5：进入外部中断；
步骤S6：读取PWM引脚电平；
步骤S8：判断步骤S6中的PWM引脚电平是否为高电平；如果是，则跳转到S9；如果不是，则跳转到S10；
步骤S9：高电平计数；高电平计数完成后跳转到步骤S11；
步骤S10：低电平计数；
步骤S11：将步骤S9中的高电平计数的总数和步骤S10中低电平计数的总数累加，得到PWM引脚总脉冲周期；
步骤S12：根据步骤S11得到的总脉冲周期，判断传感器型号；如果脉冲周期符合型号A的标准，按型号A的计算方法进行CO2浓度计算；如果脉冲周期符合型号B的标准，则按型号B的计算方法进行CO2浓度计算；
所述型号A的CO2浓度计算步骤具体为：
步骤S21：根据脉冲周期中高电平的周期，计算CO2浓度，CO2浓度的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，PPM为CO2浓度值；tpulse 为脉冲周期中高电平的周期；
a、b均为固定值；
步骤S22：将步骤S21中的计算结果与型号A 传感器的标注值进行对比，如果计算结果超出标注值的范围，则计算结果异常，跳转到步骤S26；如果计算结果符合标注值的范围，则计算结果没有异常，跳转到步骤S23；
步骤S23：剔除CO2浓度旧数据；
步骤S24：将步骤S21中的计算结果与剔除异常数据及旧数据后的值，累加求平均；
步骤S25：将步骤S24中得到的数据进行滤波；结束CO2浓度的计算；
步骤S26：更新上一次存储的数据；完成CO2浓度的计算；
所述型号B的CO2浓度计算步骤具体为：
步骤S31：根据脉冲周期中高电平的周期，计算CO2浓度，CO2浓度的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中，PPM为CO2浓度值；tpulse 为脉冲周期中高电平的周期；
a、b均为固定值
步骤S32：将步骤S31中的计算结果与型号B传感器的标注值进行对比，如果计算结果超出标注值的范围，则计算结果异常，跳转到步骤S36；如果计算结果符合标注值的范围，则计算结果没有异常，跳转到步骤S33；
步骤S33：剔除CO2浓度旧数据；
步骤S34：将步骤S31中的计算结果与剔除异常数据及旧数据后的值，累加求平均；
步骤S35：将步骤S34中得到的数据进行滤波；结束CO2浓度的计算；
步骤S36：更新上一次存储的数据；结束CO2浓度的计算。
2.根据权利要求1所述的一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，其特征在于：I/O口初始化的步骤为：开启对应IO口时钟，配置引脚为上拉输入，配置引脚切换高速。
3.根据权利要求1所述的一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，其特征在于：定时器初始化的步骤为：
步骤A1：开启对应定时器时钟；
步骤A2：设置定时器分频因子；
步骤A3：设置计时器模式为向上计数；
步骤A4：设置预分频数字；
步骤A5：设置重载计数值；
步骤A6：配置定时器中断抢占优先级为4，执行2，使能定时器。
4.根据权利要求1所述的一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，其特征在于：外部中断初始化的步骤为：
步骤B1：开启外部中断时钟，配置对应GPIO脚位使用为外部中断；
步骤B2：配置外部中断模式为中断模式，上升沿和下降沿都触发中断，
步骤B3：配置优先级为抢占2，执行0，使能外部中断对应的通道，最后开启外部中断。
5.根据权利要求1所述的一种CO2传感器PWM输出数值计算方法，其特征在于：步骤S12中的型号判断具体步骤为：将步骤S11中得到的总脉冲周期与数据库中存储的传感器脉冲数据进行对比。
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