基于STM32和MQ-2传感器的物联网友好型烟雾报警系统

news2025/2/11 14:21:20

基于STM32和MQ-2传感器的物联网友好型烟雾报警系统是一种用于检测室内烟雾并及时报警的智能设备。本系统利用STM32微控制器作为主控制单元，通过MQ-2传感器实时监测室内烟雾浓度，并通过无线通信模块将数据传输到云端服务器，实现远程监控和报警功能。

以下是该系统的详细介绍：

一、硬件设计：
1. STM32微控制器：选择适合的STM32系列微控制器作为主控制单元，具有足够的计算能力和丰富的外设接口，如GPIO、UART、SPI等。

2. MQ-2传感器：MQ-2传感器是一种可燃气体传感器，能够检测多种可燃气体，包括烟雾、甲烷、丙烷等。通过与STM32微控制器连接，可以实时获取室内烟雾浓度。

3. 无线通信模块：选择适合的无线通信模块，如Wi-Fi模块或者蜂窝网络模块，用于将烟雾浓度数据传输到云端服务器。

4. 蜂鸣器：用于发出报警声音，提醒用户室内存在烟雾。

5. LED指示灯：用于显示系统状态，如正常工作、报警等。

二、软件设计：
1. 系统初始化：在STM32微控制器上进行初始化设置，包括GPIO口配置、串口初始化等。

2. 传感器数据采集：通过MQ-2传感器实时采集室内烟雾浓度数据，并将数据转换为数字信号。

3. 数据处理：对传感器采集到的数据进行处理，包括滤波、校准等，以提高数据的准确性和稳定性。

4. 数据传输：通过无线通信模块将处理后的数据传输到云端服务器。可以使用HTTP或者MQTT等协议进行数据传输。

5. 报警机制：当烟雾浓度超过设定的阈值时，系统触发报警机制，同时发出声音和亮起LED指示灯。

6. 远程监控：用户可以通过手机App或者网页端实时监控室内烟雾浓度，并接收报警信息。

三、代码示例：

以下是基于STM32的部分代码示例，用于实现烟雾浓度采集和报警功能：

```c
#include "stm32f10x.h"

#define SMOKE_THRESHOLD 100 // 烟雾浓度阈值

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; // MQ-2传感器数据引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

void ADC_Configuration(void)
{
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1))
        ;

    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1))
        ;
}

uint16_t GetSmokeDensity(void)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
    while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC))
        ;
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

void Alarm(void)
{
    // 发出报警声音和亮起LED指示灯
}

int main(void)
{
    GPIO_Configuration();
    ADC_Configuration();

    while (1)
    {
        uint16_t smokeDensity = GetSmokeDensity();
        if (smokeDensity > SMOKE_THRESHOLD)
        {
            Alarm();
        }
    }
}
```

以上是基于STM32和MQ-2传感器的物联网友好型烟雾报警系统的简要介绍和代码示例。通过该系统，可以实时监测室内烟雾浓度，并及时报警，提高室内安全性。同时，通过无线通信模块将数据传输到云端服务器，实现远程监控和报警功能。