stm32f103的氢气浓度检测系统设计(附件)【字数：7939】
摘 要本论文使用意法半导体公司研发的STM32F103微处理器担任主控核心，研发了一种具有多种智能化功能的氢气浓度检测控制系统，选用软硬件联合工作的方法，使得这种类型的氢气浓度检测控制系统能够灵活工作，实现对周围空间中氢气浓度的实时灵活检测，并且能够将检测到的浓度值显示在液晶屏上，当浓度过高时进行报警。本课题以性价比较高的STM32F103微处理器为主控，结合LCD1602液晶显示屏幕、MQ-8氢气气体传感器、ADC0832转换器电路和有源蜂鸣器等器件，通过硬件电路搭建，实现了这个系统的框架。为了能够构建出最为高效的代码程序，本论文采用C语言构建程序模块，通过软件程序实现对STM32F103微处理器各个寄存器的控制，从而能够使各硬件系统在STM32微处理器的操控下正常工作。本论文对这种类型的氢气浓度检测控制系统进行了多个角度的测试，根据其运行现象获得了丰富的测试数据，根据测试结果进行了不断的修改和优化，最后能够使该款氢气浓度检测控制系统表现出最佳的工作状态。
目录
一、 引言 1
（一） 氢气浓度检测系统的研究背景和意义 1
（二） 氢气浓度检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 氢气浓度检测系统的方案设计 3
（二） STM32F103微处理器简介 3
（三） LCD1602显示器简介 4
（四） MQ8氢气传感器简介 4
（五） 有源蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 参数显示电路设计 6
（三） 氢气气体浓度检测电路设计 7
（四） 报警电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 氢气浓度检测系统的主程序流程设计 9
（二） 液晶驱动子程序设计 9
（三） 氢气浓度检测子程序设计 10
（四） 报警器驱动子程序设计 11
五、 安装与调试 13
总结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
氢气浓度检测系统的研究背景和意义
随着我国经济和科学技术的快速发展，氢气作为一种高效、无污染、可再生的新能源被电子工业、食品工业、石油化工和航天航空工业等领域广泛运用。然而，对它的应用也有一定的危险，因为它本身是一种无色无味、容易泄露并且不易携带的气体，而且在标准大气压和室温下，空气与氢气的混合比例达到4.1%~74.1%时遇到明火会发生爆炸。为了减小应用这一高洁的新能源的安全隐患，开发出一套安全可靠、廉价并且灵敏度高的氢气浓度检测系统具有十分重要的意义。
从综合氢气浓度检测控制系统的整体发展历程来看，过去出现在市场上的优秀产品有特别多的相似处，首先在实现方法上来说，在不同时间阶段，研发者所使用的设计方案有很大差别，在氢气浓度检测系统发展过程中，以主控器件和可编程控制器作为主控核心的控制系统最为常见，这两类实现方法有着显著的差别，应用系统也不同，这其中以控制器作为主控的氢气浓度检测控制系统主要在生活中较为常用，其内部结构简单，研发成本相对较低，而以可编程控制器担任主控核心实现的氢气浓度检测系统主要使用在工控环境中，由于工控场合条件较为恶劣，强磁强热等条件会对简单的微处理器带来较强的干扰，使之无法工作，而可编程控制器因为里面具有灵活的抗干扰手段，因此能够正常运行，通过这种方法实现的氢气浓度检测系统，无论是在研发成本还是器件成本上，都要高出来特别多，因此不可能会应用在生活中。通过对多种成熟设计方案的研究与调查后可以取得和它有关的大量资料，当今市场上很多中高端性能的氢气浓度检测系统全是使用微型控制器作为主控，这类实现方法已经在业内得到了广泛的普及，因为该实现方案售价较低并且升级维护方便，因此得到了工程师的一致认可。本次毕业设计研发的基于STM32F103的氢气浓度检测系统使用了丰富的高性价比器件，在降低研发成本的同时，还特别关注最后的性能表现，使之可以稳定的实现对参数的高清晰显示、A/D模块转换、对氢气的检测和报警等性能。
氢气浓度检测系统的国内外发展现状
在当前市场上国内外的氢气浓度检测系统都具有各自不同的用户群体，纵观当前的国内外的产品发展现状，虽然海外某些研发机构对于氢气浓度检测系统的研发起步较早，而国内对于这种系统的研发时间较短，通过对当前市场上经常使用的几种氢气浓度检测系统进行文献的大量查阅之后可以总结出，中高端级别的氢气浓度检测系统正在不断的抢占更多的市场份额，同过去更具有竞争实力的低端氢气浓度检测系统来说，由于中高档次产品的研发成本正在不断降低，所以在价格方面，低档次产品越来越没有优势，另外随着科学技术的不断发展，使用者已经愈来愈不能满足于低档次产品的功能匮乏。
本文主要研究内容
本设计将要研究的是一款选用STM32F103微处理器来担任微处理器控制器的氢气浓度检测控制系统，本次毕业设计对它的研发任务主要分为硬件电路和软件程序代码两个部分，将采用系统模块分割法将整体的性能划分到各个系统模块中，实现各项预期功能指标，下面为本课题的设计内容：
1．设计STM32最小系统电路，结合时钟电路、复位电路以及STM32F103微处理器芯片，构成最小系统电路，实现对氢气浓度传感器、LCD1602液晶屏以及报警器等部分的驱动控制。
2．设计MQ8氢气浓度传感器驱动电路，使得它在STM32微处理器的控制下，能够实现对氢气浓度的实时监测，并将浓度值转换为模拟电压信号进行输出。
3．设计模块转换器电路，通过STM32微处理器的控制，能够实现对MQ8氢气浓度传感器输出电压的采集，并将其转换为数字信号。
4．设计LCD1602液晶屏驱动电路，通过STM32单片机并行接口的驱动控制，能够对氢气浓度、报警阀值等重要数据进行高清晰度显示。
5．设计蜂鸣器报警电路，通过STM32微处理器的高低电平信号驱动，能够在氢气浓度超标时进行实时报警功能。
方案设计及元器件选择
氢气浓度检测系统的方案设计
一款出色的设计方法能够增加整体系统的性能，因此本课题需要进行方案的设计，想到该款氢气浓度检测控制系统的各项初期功能需求，选用了具有强大控制性能的STM32微处理器来作为主控，而且选择了LCD1602液晶屏、ADC0832转换器、MQ8氢气气体传感器和有源蜂鸣器等器件作为关键器件，将各必要模块按照图中的关系进行连接之后，通过各个电路模块之间的接口对接关系，实现STM32微处理器对每一个模块电路的操控，从而使得系统可以获取到外部数据，并且将系统内部运行得出的数据进行输出。
目录
一、 引言 1
（一） 氢气浓度检测系统的研究背景和意义 1
（二） 氢气浓度检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 氢气浓度检测系统的方案设计 3
（二） STM32F103微处理器简介 3
（三） LCD1602显示器简介 4
（四） MQ8氢气传感器简介 4
（五） 有源蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 参数显示电路设计 6
（三） 氢气气体浓度检测电路设计 7
（四） 报警电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 氢气浓度检测系统的主程序流程设计 9
（二） 液晶驱动子程序设计 9
（三） 氢气浓度检测子程序设计 10
（四） 报警器驱动子程序设计 11
五、 安装与调试 13
总结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
氢气浓度检测系统的研究背景和意义
随着我国经济和科学技术的快速发展，氢气作为一种高效、无污染、可再生的新能源被电子工业、食品工业、石油化工和航天航空工业等领域广泛运用。然而，对它的应用也有一定的危险，因为它本身是一种无色无味、容易泄露并且不易携带的气体，而且在标准大气压和室温下，空气与氢气的混合比例达到4.1%~74.1%时遇到明火会发生爆炸。为了减小应用这一高洁的新能源的安全隐患，开发出一套安全可靠、廉价并且灵敏度高的氢气浓度检测系统具有十分重要的意义。
从综合氢气浓度检测控制系统的整体发展历程来看，过去出现在市场上的优秀产品有特别多的相似处，首先在实现方法上来说，在不同时间阶段，研发者所使用的设计方案有很大差别，在氢气浓度检测系统发展过程中，以主控器件和可编程控制器作为主控核心的控制系统最为常见，这两类实现方法有着显著的差别，应用系统也不同，这其中以控制器作为主控的氢气浓度检测控制系统主要在生活中较为常用，其内部结构简单，研发成本相对较低，而以可编程控制器担任主控核心实现的氢气浓度检测系统主要使用在工控环境中，由于工控场合条件较为恶劣，强磁强热等条件会对简单的微处理器带来较强的干扰，使之无法工作，而可编程控制器因为里面具有灵活的抗干扰手段，因此能够正常运行，通过这种方法实现的氢气浓度检测系统，无论是在研发成本还是器件成本上，都要高出来特别多，因此不可能会应用在生活中。通过对多种成熟设计方案的研究与调查后可以取得和它有关的大量资料，当今市场上很多中高端性能的氢气浓度检测系统全是使用微型控制器作为主控，这类实现方法已经在业内得到了广泛的普及，因为该实现方案售价较低并且升级维护方便，因此得到了工程师的一致认可。本次毕业设计研发的基于STM32F103的氢气浓度检测系统使用了丰富的高性价比器件，在降低研发成本的同时，还特别关注最后的性能表现，使之可以稳定的实现对参数的高清晰显示、A/D模块转换、对氢气的检测和报警等性能。
氢气浓度检测系统的国内外发展现状
在当前市场上国内外的氢气浓度检测系统都具有各自不同的用户群体，纵观当前的国内外的产品发展现状，虽然海外某些研发机构对于氢气浓度检测系统的研发起步较早，而国内对于这种系统的研发时间较短，通过对当前市场上经常使用的几种氢气浓度检测系统进行文献的大量查阅之后可以总结出，中高端级别的氢气浓度检测系统正在不断的抢占更多的市场份额，同过去更具有竞争实力的低端氢气浓度检测系统来说，由于中高档次产品的研发成本正在不断降低，所以在价格方面，低档次产品越来越没有优势，另外随着科学技术的不断发展，使用者已经愈来愈不能满足于低档次产品的功能匮乏。
本文主要研究内容
本设计将要研究的是一款选用STM32F103微处理器来担任微处理器控制器的氢气浓度检测控制系统，本次毕业设计对它的研发任务主要分为硬件电路和软件程序代码两个部分，将采用系统模块分割法将整体的性能划分到各个系统模块中，实现各项预期功能指标，下面为本课题的设计内容：
1．设计STM32最小系统电路，结合时钟电路、复位电路以及STM32F103微处理器芯片，构成最小系统电路，实现对氢气浓度传感器、LCD1602液晶屏以及报警器等部分的驱动控制。
2．设计MQ8氢气浓度传感器驱动电路，使得它在STM32微处理器的控制下，能够实现对氢气浓度的实时监测，并将浓度值转换为模拟电压信号进行输出。
3．设计模块转换器电路，通过STM32微处理器的控制，能够实现对MQ8氢气浓度传感器输出电压的采集，并将其转换为数字信号。
4．设计LCD1602液晶屏驱动电路，通过STM32单片机并行接口的驱动控制，能够对氢气浓度、报警阀值等重要数据进行高清晰度显示。
5．设计蜂鸣器报警电路，通过STM32微处理器的高低电平信号驱动，能够在氢气浓度超标时进行实时报警功能。
方案设计及元器件选择
氢气浓度检测系统的方案设计
一款出色的设计方法能够增加整体系统的性能，因此本课题需要进行方案的设计，想到该款氢气浓度检测控制系统的各项初期功能需求，选用了具有强大控制性能的STM32微处理器来作为主控，而且选择了LCD1602液晶屏、ADC0832转换器、MQ8氢气气体传感器和有源蜂鸣器等器件作为关键器件，将各必要模块按照图中的关系进行连接之后，通过各个电路模块之间的接口对接关系，实现STM32微处理器对每一个模块电路的操控，从而使得系统可以获取到外部数据，并且将系统内部运行得出的数据进行输出。
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