GraftSense-MG811 二氧化碳传感器模块（MicroPython）
GraftSense-MG811 二氧化碳传感器模块（MicroPython）
GraftSense MG 系列气体传感器模块
目录
简介
本项目是 FreakStudio GraftSense MG 系列气体传感器模块 的 MicroPython 驱动库，基于 MG811、MG812 等电化学气体传感器实现，支持 CO₂ 等气体浓度检测。模块通过模拟输出（AIN）和数字输出（DIN）与主控通信，内置高阻抗运放（CA3140）和电压比较器（LM393），可广泛应用于电子 DIY 空气质量监测实验、智能环境监控演示等场景。
主要功能
- 支持 模拟电压读取（通过 ADC 引脚采集放大后的传感器信号）和 数字中断触发（通过 DIN 引脚检测阈值超限）
- 提供 内置多项式模型（MG811、MG812）和 自定义多项式 两种方式，实现电压到气体浓度（ppm）的转换
- 支持 多采样平均 功能，提升检测稳定性，可配置采样次数和间隔
- 内置中断安全机制，通过
micropython.schedule避免中断回调阻塞，支持上升沿/下降沿触发 - 提供资源释放接口，确保中断和引脚资源正确回收
硬件要求
- 主控板：支持 MicroPython 的开发板（如 ESP32、RP2040 等），需具备 ADC 引脚和 GPIO 引脚
- 传感器模块：GraftSense MG 系列气体传感器模块（如 MG811 二氧化碳传感器模块）
-
引脚连接：
-
AIN：模拟输出引脚，连接至主控 ADC 引脚
- DIN：数字输出引脚，连接至主控 GPIO 引脚（用于中断触发）
- 供电：3.3V 或 5V（根据模块要求，需稳定供电以保证检测精度）
文件说明
| 文件名 | 功能描述 |
|---|---|
mgx.py |
核心驱动类，封装传感器电压读取、ppm 计算、中断回调及资源管理逻辑 |
main.py |
示例程序，演示传感器初始化、电压/ppm 读取、中断回调及资源释放流程 |
软件设计核心思想
- 分层封装：将 ADC 原始值读取、电压转换、ppm 计算分离，降低耦合度，提升可维护性。
- 中断安全：使用
micropython.schedule将中断回调逻辑调度至主线程执行，避免在 ISR 中执行耗时操作。 - 灵活配置：支持内置传感器多项式（MG811、MG812）和用户自定义多项式，适配不同传感器和环境。
- 资源管理：提供
deinit接口，确保中断和引脚资源在程序结束时正确释放，避免资源泄漏。 - 采样优化：支持多采样平均，通过多次采样取平均提升检测稳定性，降低噪声影响。
使用说明
1. 导入模块
2. 初始化 ADC 和 GPIO
3. 定义中断回调函数
4. 创建 MGX 实例
5. 选择传感器模型
6. 读取数据
7. 释放资源
示例程序
以下为 main.py 中的核心演示代码：
from machine import Pin, ADC
import time
from time import sleep
from mgx import MGX
# 中断回调函数
def mg_callback(voltage: float) -> None:
print("[IRQ] Voltage: {:.3f} V".format(voltage))
# 初始化配置
time.sleep(3)
print("Measuring Gas Concentration with MG Series Gas Sensor Modules")
adc = ADC(Pin(26))
comp = Pin(19, Pin.IN)
mg = MGX(adc, comp, mg_callback, rl_ohm=10000, vref=3.3)
mg.select_builtin("MG811")
# 主程序
print("===== MG Sensor Test Program Started =====")
try:
while True:
v = mg.read_voltage()
print("Voltage: {:.3f} V".format(v))
ppm = mg.read_ppm(samples=5, delay_ms=200)
print("Gas concentration: {:.2f} ppm".format(ppm))
print("-" * 40)
sleep(2)
except KeyboardInterrupt:
print("User interrupted, exiting program...")
finally:
mg.deinit()
print("Sensor resources released.")
注意事项
- 传感器预热：电化学传感器（如 MG811）需要预热时间（通常几分钟），预热后检测结果更稳定。
- 多项式标定：内置多项式为通用模型，实际使用中需根据环境（温度、湿度、干扰气体）进行标定，或使用自定义多项式提升精度。
- 中断回调：中断回调函数应避免耗时操作，复杂逻辑建议通过
schedule调度至主线程执行。 - 供电稳定：传感器对供电电压敏感，需使用稳定的 3.3V 或 5V 电源，避免电压波动导致检测误差。
- 版本兼容：本库基于 MicroPython v1.23 开发，低版本可能存在兼容性问题。
- 阈值调节：模块上的可调电阻（R10）可调节电压比较器的阈值，影响 DIN 引脚的触发条件，需根据实际需求调整。
联系方式
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📧 邮箱：liqinghsui@freakstudio.cn
💻 GitHub：https://github.com/FreakStudioCN
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