基于stm32的烟雾报警系统(附件)【字数：6883】
摘 要本课题设计是以STM32F103单片机为核心的的烟雾报警系统。通过MQ-2烟雾传感器模块检测烟雾浓度，并通过AD数模转换模块将模拟量转换成数字量，运用LCD屏把检测到的信息经过处理显示出来，如果气体浓度达到警戒值会触发蜂鸣器报警模块当气体浓度恢复正常值时自动停止鸣叫，并且可以通过ESP8266模块与手机APP连接达到双重检测的效果。该产品的优点应用范围广，操作简洁，安全系数高。
目录
摘 要I
ABSTRACT.I
一、引言 1
（一） 气体检测系统的发展背景. 1
（二） 气体检测系统的国内外发展现状 1
（三） 设计主要内容和功能 1
二、方案设计与元器件选择 3
（一）设计思路 3
（二）元器件的选择 4
1.STM32单片机的介绍.5
2.LCD1602液晶屏的介绍.6
3.ESP8266模块介绍7
4.MQ2模块介绍8
三、系统硬件电路设计 9
（一）单片机最小系统电路设计9
（二）声光报警电路设计 10
（三）烟雾检测电路设计 10
（四）无线传输通信电路设计 10
（五）烟雾浓度显示电路设计.11
（六）烟雾浓度临界值设置设计11
（七）继电器电路设计12
（八）电源电路设计.12
四、系统软件设计 13
（一）软件主程序架构 13
（二）烟雾浓度显示流程设计 14
（三）无线传输通信流程设计 14
（四）按键设置流程设计 16
（五）报警流程设计16
（六）烟雾检测程序设计.17
五、实物制作与安装及问题的解决 18
总结 21
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
一、引言
气体检测的发展背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
火灾是人类从会使用火开始一直伴随着人类历史的灾害，大至焚烧巴黎圣母院等历史文物造成文化的遗失，小至各种小型火灾造成的人员伤亡和财产损失。为了能够预防火灾的发生把火灾扼杀在摇篮中，人类运用许多方法来预防火灾检测有害气体就是其中一种。本设计是基于这一方法设计出来的一款气体检测系统，其运行原理是运用STM32单片机为总控制利用它的数模转换功能，把MQ2气体检测元器件检测到的数值转换成数字量显示在LCD显示屏幕上，并通过与用户设定的数值进行比对触发蜂鸣器报警，其次增加一个无线通信功能与移动通信终端连接让使用者能够时刻接收数据。本文从硬件电路到软件设计进行的详细阐述。
气体检测的国内外发展现状
在19世纪工业革命的开始让人类的工业生产得到飞速发展，但生产的安全问题日益凸显出来特别是生产中产生的可燃气体稍有不慎就会对生产和生活带来极大的危害，于是检测有害气体的仪器在这一历史契机中发展了起来，气体检测的雏形首先于1851年在英国被发明出来它是一种通过火焰燃烧高度来判断瓦斯浓度的机器。如今电子技术的迅速发展，使气体检测仪功能越来越多样化能够检测的气体种类也越来越多，在高危生产时提供了一份保障。在工业生产技术发达的美，日，德，法等国家气体检测技术相当先进应用也相当的广泛。在国内气体检测技术的发展较晚且受到核心技术的垄断发展十分缓慢在刚开始主要依赖国外进口，从上世纪60年代开始，70年代成功研制了瓦斯继电仪，便携式瓦斯报警矿灯，80年代我国引进了传感器技术，一直到90年代国内能够自主生产气体检测仪并通过的许多技术鉴定而且在数据的传输与处理取得了很多成就。但就国外而言我们的气体检测技术还是有很大的差距有着很大的提升空间。
设计的主要研究内容与功能
本课题设计的是运用STM32F103单片机为控制核心的仪器。主要研究的内容是对于此设计的七个硬件电路设计分别为报警，检测，无线传输，浓度显示，浓度临界值设置，继电器，电源，六个内部运行流程分别为主程序，显示，无线传输通信，按键设置，报警，烟雾检测。在设计完之后对于元器件与线路的焊接，程序编译以及调试过程中出现故障的检查与排除。
主要功能有：（1）单片机发送和接收数据并进行处理。（2）烟雾浓度的实时检测。（3）LCD1602显示屏实时显示数据。（4）单片机通过数据比对控制蜂鸣器报警（5）与移动终端进行数据共享。
二、方案设计与元器件选择
设计思路
下面的设计框图可以直观的反映基于STM32的烟雾报警系统设计的运行流程体现了该设计各个模块之间的相互控制及转换过程。
1、运用MQ2传感器在有害气体环境中传感器的电导率会随着可燃气体浓度增大而增大的特性，可将电导率转换为对应的输出信号。
2、单片机接收到传感器的模拟信号之后转换成数字信号传输给LCD1602液晶显示屏显示当前空气中有害气体浓度数值。
3、单片机判断检测到的数值是否超过用户通过按键设定的上限。
4、蜂鸣器报警模块在气体达到警戒值时实现报警的功能,在当前气体浓度超过设定上限时单片机输送一个高电平触发蜂鸣器报警。
5、ESP8266模块将STM32F1030单片机和手机连接使检测的数据能够实时传输。
如图：
/
图21 工作原理图
元器件的选择
1.STM32F103单片机简介
STM32F103单片机是一款低功耗、高性能的微控制器，STM32微处理器的内核采用经典的cortexM3型中央处理器，存储器使用FLASH型的存储器，存储软件程序的性能能够高达512K字节，且拥有 3个普通定时器和1个高级定时器，2个数模转换的通道，工作电压在2 V ~ 3.6 V之间。
之所以选择STM32F103C8T6单片机是因为STM32单片机微处理器的高速数据处理能力能够实现对数值显示电路、烟雾浓度检测电路、声光报警电路、无线通信电路、继电器驱动电路模块，电源模块的操控且相较于51单片机，前者的运行速度比51单片机快很多，且STM32有5个串口进行通信而51单片机只有1个串口进行通信相比51单片机有着更强的控制力与通信能力，所以对一些要求用串口进行通信的模块而且就不需要通过CD4052等双串口模块来转换。
目录
摘 要I
ABSTRACT.I
一、引言 1
（一） 气体检测系统的发展背景. 1
（二） 气体检测系统的国内外发展现状 1
（三） 设计主要内容和功能 1
二、方案设计与元器件选择 3
（一）设计思路 3
（二）元器件的选择 4
1.STM32单片机的介绍.5
2.LCD1602液晶屏的介绍.6
3.ESP8266模块介绍7
4.MQ2模块介绍8
三、系统硬件电路设计 9
（一）单片机最小系统电路设计9
（二）声光报警电路设计 10
（三）烟雾检测电路设计 10
（四）无线传输通信电路设计 10
（五）烟雾浓度显示电路设计.11
（六）烟雾浓度临界值设置设计11
（七）继电器电路设计12
（八）电源电路设计.12
四、系统软件设计 13
（一）软件主程序架构 13
（二）烟雾浓度显示流程设计 14
（三）无线传输通信流程设计 14
（四）按键设置流程设计 16
（五）报警流程设计16
（六）烟雾检测程序设计.17
五、实物制作与安装及问题的解决 18
总结 21
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
一、引言
气体检测的发展背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
火灾是人类从会使用火开始一直伴随着人类历史的灾害，大至焚烧巴黎圣母院等历史文物造成文化的遗失，小至各种小型火灾造成的人员伤亡和财产损失。为了能够预防火灾的发生把火灾扼杀在摇篮中，人类运用许多方法来预防火灾检测有害气体就是其中一种。本设计是基于这一方法设计出来的一款气体检测系统，其运行原理是运用STM32单片机为总控制利用它的数模转换功能，把MQ2气体检测元器件检测到的数值转换成数字量显示在LCD显示屏幕上，并通过与用户设定的数值进行比对触发蜂鸣器报警，其次增加一个无线通信功能与移动通信终端连接让使用者能够时刻接收数据。本文从硬件电路到软件设计进行的详细阐述。
气体检测的国内外发展现状
在19世纪工业革命的开始让人类的工业生产得到飞速发展，但生产的安全问题日益凸显出来特别是生产中产生的可燃气体稍有不慎就会对生产和生活带来极大的危害，于是检测有害气体的仪器在这一历史契机中发展了起来，气体检测的雏形首先于1851年在英国被发明出来它是一种通过火焰燃烧高度来判断瓦斯浓度的机器。如今电子技术的迅速发展，使气体检测仪功能越来越多样化能够检测的气体种类也越来越多，在高危生产时提供了一份保障。在工业生产技术发达的美，日，德，法等国家气体检测技术相当先进应用也相当的广泛。在国内气体检测技术的发展较晚且受到核心技术的垄断发展十分缓慢在刚开始主要依赖国外进口，从上世纪60年代开始，70年代成功研制了瓦斯继电仪，便携式瓦斯报警矿灯，80年代我国引进了传感器技术，一直到90年代国内能够自主生产气体检测仪并通过的许多技术鉴定而且在数据的传输与处理取得了很多成就。但就国外而言我们的气体检测技术还是有很大的差距有着很大的提升空间。
设计的主要研究内容与功能
本课题设计的是运用STM32F103单片机为控制核心的仪器。主要研究的内容是对于此设计的七个硬件电路设计分别为报警，检测，无线传输，浓度显示，浓度临界值设置，继电器，电源，六个内部运行流程分别为主程序，显示，无线传输通信，按键设置，报警，烟雾检测。在设计完之后对于元器件与线路的焊接，程序编译以及调试过程中出现故障的检查与排除。
主要功能有：（1）单片机发送和接收数据并进行处理。（2）烟雾浓度的实时检测。（3）LCD1602显示屏实时显示数据。（4）单片机通过数据比对控制蜂鸣器报警（5）与移动终端进行数据共享。
二、方案设计与元器件选择
设计思路
下面的设计框图可以直观的反映基于STM32的烟雾报警系统设计的运行流程体现了该设计各个模块之间的相互控制及转换过程。
1、运用MQ2传感器在有害气体环境中传感器的电导率会随着可燃气体浓度增大而增大的特性，可将电导率转换为对应的输出信号。
2、单片机接收到传感器的模拟信号之后转换成数字信号传输给LCD1602液晶显示屏显示当前空气中有害气体浓度数值。
3、单片机判断检测到的数值是否超过用户通过按键设定的上限。
4、蜂鸣器报警模块在气体达到警戒值时实现报警的功能,在当前气体浓度超过设定上限时单片机输送一个高电平触发蜂鸣器报警。
5、ESP8266模块将STM32F1030单片机和手机连接使检测的数据能够实时传输。
如图：
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图21 工作原理图
元器件的选择
1.STM32F103单片机简介
STM32F103单片机是一款低功耗、高性能的微控制器，STM32微处理器的内核采用经典的cortexM3型中央处理器，存储器使用FLASH型的存储器，存储软件程序的性能能够高达512K字节，且拥有 3个普通定时器和1个高级定时器，2个数模转换的通道，工作电压在2 V ~ 3.6 V之间。
之所以选择STM32F103C8T6单片机是因为STM32单片机微处理器的高速数据处理能力能够实现对数值显示电路、烟雾浓度检测电路、声光报警电路、无线通信电路、继电器驱动电路模块，电源模块的操控且相较于51单片机，前者的运行速度比51单片机快很多，且STM32有5个串口进行通信而51单片机只有1个串口进行通信相比51单片机有着更强的控制力与通信能力，所以对一些要求用串口进行通信的模块而且就不需要通过CD4052等双串口模块来转换。
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