基于ARM的家用廚房燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

呂毅 徐登

摘要：設(shè)計(jì)一套家用廚房燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機(jī)（迪文液晶屏）和下位機(jī)（STM32），下位機(jī)通過MQ-2煙霧傳感器測(cè)量環(huán)境的煙霧濃度，經(jīng)過STM32內(nèi)部集成的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，再通過STM32的USART串口通信模塊，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的收發(fā)通信。系統(tǒng)能有效檢測(cè)廚房燃?xì)鉂舛龋⒓皶r(shí)做出預(yù)警，在家居自動(dòng)安防領(lǐng)域具備一定的應(yīng)用前景。

Abstract： A home kitchen gas monitoring system is designed， including the upper computer （DI Wen LCD screen） and the lower computer （STM32）. The lower computer uses the MQ-2 smoke sensor to measure the smoke concentration of the environment. Through the ADC analog conversion module integrated within STM32， the analog digital conversion is realized， and then the USART serial communication module of STM32 is implemented. The transceiver communication of a bit machine. The system can detect the kitchen gas concentration effectively and make early warning. It has certain application prospects in the field of home automatic security.

關(guān)鍵詞：燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)；STM32；串口通信

Key words： gas monitoring system； STM32； serial communication

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）27-0156-02

0 引言

隨著人民生活水平的提高和城鎮(zhèn)化進(jìn)度的不斷推進(jìn)，液化氣、天然氣等已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶，成為家庭必不可少的生活資源，方便了千家萬戶。但是同時(shí)另一方面，液化氣、天然氣存在有毒、易爆炸、隱患事故多等缺點(diǎn)，如氣體泄漏時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，會(huì)給廚房及家庭人員帶來災(zāi)難性危害。因此當(dāng)發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏時(shí)，及時(shí)可靠地檢測(cè)空氣中可燃?xì)怏w的含量，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)救，采取正確的處置方法，減少泄漏引發(fā)的事故，是避免造成重大財(cái)產(chǎn)和人員傷亡的必要條件。

基于上述原因，本文設(shè)計(jì)一套家用廚房燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機(jī)（迪文液晶屏）和下位機(jī)（STM32），下位機(jī)通過MQ-2煙霧傳感器測(cè)量環(huán)境的煙霧濃度，經(jīng)過STM32內(nèi)部集成的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，再通過STM32的USART串口通信模塊，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的收發(fā)通信。系統(tǒng)能有效檢測(cè)廚房燃?xì)鉂舛?，并及時(shí)做出預(yù)警，保障家庭燃?xì)馐褂冒踩浴?/p>

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

圖1所示為系統(tǒng)整體框圖，ARM處理器采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6，燃?xì)鈧鞲衅鞑捎肕Q-2，顯示和輸入采用迪文彩色觸摸屏，報(bào)警燈采用紅色LED燈。

系統(tǒng)具體功能如下：開機(jī)后，迪文液晶顯示屏作為上位機(jī)來接收廚房燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)通過USART串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示；并且在迪文屏上設(shè)置燃?xì)鉂舛壬舷?，通過USART串口接收濃度上限值，并與實(shí)際濃度進(jìn)行比較，如果濃度超標(biāo)，則報(bào)警。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在該項(xiàng)目的電路設(shè)計(jì)中，所用到的基本元件如表1所示。

圖2所示為系統(tǒng)硬件原理圖，MQ-2煙霧傳感器模塊的模擬電壓輸出端引腳AO連接到STM32的PA0引腳，迪文DGUS液晶屏的RXD、TXD引腳分別連接在STM32的PA9、PA10引腳上。PA1引腳連接LED發(fā)光二極管，當(dāng)外界煙霧濃度超過預(yù)設(shè)濃度時(shí)，點(diǎn)亮LED，進(jìn)行報(bào)警。具體引腳分配如表2。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件流程圖和數(shù)據(jù)接收狀態(tài)圖如圖3所示，串口接收部分通過狀態(tài)機(jī)接收數(shù)據(jù)，串口通信的數(shù)據(jù)接收過程如下：當(dāng)未開始接收數(shù)據(jù)包或發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入空閑狀態(tài)；當(dāng)數(shù)接收到數(shù)據(jù)包0xaa（幀頭）時(shí)，變?yōu)槭盏綆^第一個(gè)字節(jié)的狀態(tài)，如果收到的數(shù)據(jù)不為0xaa，系統(tǒng)繼續(xù)保持空閑狀態(tài)；接著當(dāng)數(shù)接收到數(shù)據(jù)包0xbb（幀頭）時(shí)，變?yōu)槭盏綆^第二個(gè)字節(jié)的狀態(tài)，如果收到的數(shù)據(jù)不為0xbb，系統(tǒng)繼續(xù)保持空閑狀態(tài)；進(jìn)入收到起始標(biāo)志狀態(tài)后，新接收到的任何數(shù)據(jù)將被當(dāng)作數(shù)據(jù)包中命令與附加數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)入收到數(shù)據(jù)長(zhǎng)度狀態(tài)；接著，系統(tǒng)依次接收指令碼，數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)。如果在接收過程中出錯(cuò)，系統(tǒng)進(jìn)入空閑狀態(tài)。

4 運(yùn)行測(cè)試

在代碼編譯成功之后，下載代碼到STM32F103ZET6芯片上，可以看到迪文屏顯示如圖4所示，報(bào)警濃度可通過屏幕上的兩個(gè)增量調(diào)節(jié)按鈕進(jìn)行修改。當(dāng)實(shí)際煙霧濃度大于等于報(bào)警濃度時(shí)，PA1連接的LED閃爍發(fā)光。

5 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一套家用廚房燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機(jī)（迪文液晶屏）和下位機(jī)（STM32），下位機(jī)通過MQ-2煙霧傳感器測(cè)量環(huán)境的煙霧濃度，經(jīng)過STM32內(nèi)部集成的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，再通過STM32的USART串口通信模塊，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的收發(fā)通信。系統(tǒng)能有效檢測(cè)廚房燃?xì)鉂舛?，并及時(shí)做出預(yù)警，在家居自動(dòng)安防領(lǐng)域具備一定的應(yīng)用前景。

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