基于stm32的烟雾浓度检测报警proteus仿真设计(仿真+程序+讲解）

news2024/11/19 19:22:46

基于STM32的烟雾浓度检测报警仿真设计(仿真+程序+讲解）

  • 1.主要功能
  • 2.仿真
  • 3. 程序
  • 4. 资料清单&下载链接

基于STM32的烟雾浓度检测报警仿真设计(仿真+程序+讲解）

仿真图proteus 8.9

程序编译器：keil 5

编程语言：C语言

设计编号：C0085

1.主要功能

功能说明：

1、以STM32单片机和MQ-2控制核心设计烟雾浓度检测报警设计；

2、通过液晶屏LCD1602和串口上位机显示烟雾浓度，MV表示检测值，ALM表示报警值；

3、可以通过按键设置烟雾浓度ALM报警值大小。

4、监测烟雾浓度大于报警值时蜂鸣器报警电路导通，蜂鸣器报警。拨动开关打开情况下，风扇转动通风。

5、默认监测到烟雾浓度高于200ppm蜂鸣器报警。

主要硬件设备：STM32F103单片机

以下为本设计资料展示：

2.仿真

整体设计方案

本实验利用STM32单片机的ADC、GPIO、定时器等资源，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进识别输入模拟烟雾浓度传感器的AD值，LCD1602能够正确地显示，蜂鸣器根据烟雾浓度报警值工作。需注意的是，proteus是没有MQ-2等烟雾浓度传感器的，本设计使用滑动变阻器模拟烟雾浓度变化，不能直接用于实物设计，有需要的需跟据实物调试。

仿真运行情况：

开始仿真后LCD1602实时显示检测到的烟雾浓度，可以通过滑动变阻器改变测量值。可通过按键设置报警值浓度，按下设置键进入设置模式，通过设置+调高报警值，通过设置-调低报警值。蜂鸣器报警电路在烟雾浓度高于报警值时启动，有嘟嘟报警声，低于不启动。

本设计采用电磁式蜂鸣器进行。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。因此需要一定的电流才能驱动它，单片机I/O引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。蜂鸣器的正极接到VCC（+5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的集电极C，三极管的基极B经过限流电阻后由单片机的BEEP引脚控制，当BEEP输出低电平时，三级管QS截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当BEEP输出高电平时，三级管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。

下图检测到烟雾浓度是192ppm，低于报警值200，蜂鸣器电路不工作。
img

下图检测到烟雾浓度是204ppm，大于等于报警值，三极管导通，蜂鸣器报警img

3. 程序

程序是用keil5 mdk版本打开的，如果打开有问题，核实下keil的版本。程序是HAL库版本编写的，有注释可以结合讲解视频理解。
img

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "lcd1602.h"
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
	uint16_t Tim_cnt = 0;  //定时器变量
	uint8_t set_flag = 0;
	float warming_val=200;	//报警浓度大小
/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};  //建立sConfig结构体
	char str[20];  //字符串的存放数组
	uint32_t adcv; //存放ADC转换结果
	float temp;
	set_flag = 0;


  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */
	sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
	sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;   //采样周期为1.5个周期
  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	LCD_Init();  //初始化LCD1602
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);//开启定时器3
//	LCD_ShowString(0,0,dis_str);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;   //选择通道1
		HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);  //选择ADC1的通道道1
		HAL_ADC_Start(&hadc1);										//启动ADC1
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);		//等待ADC1转换结束，超时设定为10ms
		adcv = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);					//读取ADC1的转换结果
		
		
		temp=(float)adcv*(4.0/4095)*100;		
	
		sprintf(str,"%4.0fppm",temp);
		LCD_ShowString(0,0,"MV:");	
		LCD_ShowString(0,4,str);	
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"AL=", 3, 10);  //串口1发送字符串，数组长度为12，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 6, 10);		 //串口1发送字符串，数组长度为5，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"\n\r", 2, 10); //串口1发送字符串，数组长度为2，超时10ms	
		
		if(set_flag){//设置模式
			sprintf(str,"%4.0fppm^ ",warming_val);
			LCD_ShowString(1,0,"ALM:");	
			LCD_ShowString(1,4,str);
		}else{
			sprintf(str,"%4.0fppm  ",warming_val);
			LCD_ShowString(1,0,"ALM:");	
			LCD_ShowString(1,4,str);			
		}
		
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"ALM=", 4, 10);  //串口1发送字符串，数组长度为12，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 6, 10);								//串口1发送字符串，数组长度为5，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"\n\r", 2, 10);						//串口1发送字符串，数组长度为2，超时10ms	
		
		if(temp>warming_val&&!set_flag){//如果超过报警值
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,BEEP_Pin, GPIO_PIN_RESET);//BEEP引脚拉低
		}else{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,BEEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
		}

		HAL_ADC_Stop(&hadc1);											//停止ADC1
		HAL_Delay(300);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV2;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if (htim->Instance == htim3.Instance) 
	{
		Tim_cnt++;
		if(Tim_cnt==5)  //2.5ms进一次
		{
			Tim_cnt=0;   //请
			HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
		}
	}

}	
//中断处理
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	 UNUSED(GPIO_Pin);
	if(GPIO_Pin == KEY1_Pin)  //测到EXTI0线产生外部中断事件
	{
		if(set_flag){
				set_flag = 0;
		}else{
				set_flag = 1;
		}
	}
	else if(GPIO_Pin == KEY2_Pin) //测到EXTI1线产生外部中断事件
	{
			if(set_flag){
				if(warming_val<390){//一次+10
					warming_val+=10;			
				}
			}
	}	else if(GPIO_Pin == KEY3_Pin) //测到EXTI2线产生外部中断事件
	{
			if(set_flag){
				if(warming_val>10){//一次-10
					warming_val-=10;
				}
			}
	}
	
}


/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

4. 资料清单&下载链接

0、常见使用问题及解决方法–必读！！！！

1、程序代码

2、Proteus仿真

3、功能要求

4、讲解视频

Altium Designer 软件资料

filename.bat

KEIL软件资料

MQ135-2.jpg

MQ135.jpg

MQ系列传感器工作原理.txt

Proteus软件资料

单片机学习资料

答辩技巧

设计报告常用描述

鼠标双击打开查找更多51 STM32单片机课程毕业设计.url

img

资料下载链接（可点击）：

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