基于ARM的家用廚房燃氣監控系統設計

呂毅 徐登

摘要：設計一套家用廚房燃氣監控系統，包括上位機（迪文液晶屏）和下位機（STM32），下位機通過MQ-2煙霧傳感器測量環境的煙霧濃度，經過STM32內部集成的ADC模數轉換模塊，實現模數轉換，再通過STM32的USART串口通信模塊，實現與上位機的收發通信。系統能有效檢測廚房燃氣濃度，并及時做出預警，在家居自動安防領域具備一定的應用前景。

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.

關鍵詞：燃氣監控系統；STM32；串口通信

Key words： gas monitoring system； STM32； serial communication

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0156-02

0 引言

隨著人民生活水平的提高和城鎮化進度的不斷推進，液化氣、天然氣等已經進入千家萬戶，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，如氣體泄漏時不能及時發現和處理，會給廚房及家庭人員帶來災難性危害。因此當發生可燃氣體泄漏時，及時可靠地檢測空氣中可燃氣體的含量，及時采取有效措施進行補救，采取正確的處置方法，減少泄漏引發的事故，是避免造成重大財產和人員傷亡的必要條件。

基于上述原因，本文設計一套家用廚房燃氣監控系統，包括上位機（迪文液晶屏）和下位機（STM32），下位機通過MQ-2煙霧傳感器測量環境的煙霧濃度，經過STM32內部集成的ADC模數轉換模塊，實現模數轉換，再通過STM32的USART串口通信模塊，實現與上位機的收發通信。系統能有效檢測廚房燃氣濃度，并及時做出預警，保障家庭燃氣使用安全性。

1 系統整體方案設計

圖1所示為系統整體框圖，ARM處理器采用Cortex-M3內核的STM32F103ZET6，燃氣傳感器采用MQ-2，顯示和輸入采用迪文彩色觸摸屏，報警燈采用紅色LED燈。

系統具體功能如下：開機后，迪文液晶顯示屏作為上位機來接收廚房燃氣監控系統通過USART串口發送過來的數據，并進行動態顯示；并且在迪文屏上設置燃氣濃度上限，通過USART串口接收濃度上限值，并與實際濃度進行比較，如果濃度超標，則報警。

2 系統硬件設計

在該項目的電路設計中，所用到的基本元件如表1所示。

圖2所示為系統硬件原理圖，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發光二極管，當外界煙霧濃度超過預設濃度時，點亮LED，進行報警。具體引腳分配如表2。

3 系統軟件設計

系統軟件流程圖和數據接收狀態圖如圖3所示，串口接收部分通過狀態機接收數據，串口通信的數據接收過程如下：當未開始接收數據包或發現數據傳輸出錯時，系統進入空閑狀態；當數接收到數據包0xaa（幀頭）時，變為收到幀頭第一個字節的狀態，如果收到的數據不為0xaa，系統繼續保持空閑狀態；接著當數接收到數據包0xbb（幀頭）時，變為收到幀頭第二個字節的狀態，如果收到的數據不為0xbb，系統繼續保持空閑狀態；進入收到起始標志狀態后，新接收到的任何數據將被當作數據包中命令與附加數據的總字節數，系統進入收到數據長度狀態；接著，系統依次接收指令碼，數據地址和數據。如果在接收過程中出錯，系統進入空閑狀態。

4 運行測試

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，報警濃度可通過屏幕上的兩個增量調節按鈕進行修改。當實際煙霧濃度大于等于報警濃度時，PA1連接的LED閃爍發光。

5 總結

本文設計了一套家用廚房燃氣監控系統，包括上位機（迪文液晶屏）和下位機（STM32），下位機通過MQ-2煙霧傳感器測量環境的煙霧濃度，經過STM32內部集成的ADC模數轉換模塊，實現模數轉換，再通過STM32的USART串口通信模塊，實現與上位機的收發通信。系統能有效檢測廚房燃氣濃度，并及時做出預警，在家居自動安防領域具備一定的應用前景。

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