基于ARM的家用厨房燃气监控系统设计

吕毅 徐登

摘要：设计一套家用厨房燃气监控系统，包括上位机（迪文液晶屏）和下位机（STM32），下位机通过MQ-2烟雾传感器测量环境的烟雾浓度，经过STM32内部集成的ADC模数转换模块，实现模数转换，再通过STM32的USART串口通信模块，实现与上位机的收发通信。系统能有效检测厨房燃气浓度，并及时做出预警，在家居自动安防领域具备一定的应用前景。

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.

关键词：燃气监控系统；STM32；串口通信

Key words： gas monitoring system； STM32； serial communication

中圖分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0156-02

0 引言

随着人民生活水平的提高和城镇化进度的不断推进，液化气、天然气等已经进入千家万户，成为家庭必不可少的生活资源，方便了千家万户。但是同时另一方面，液化气、天然气存在有毒、易爆炸、隐患事故多等缺点，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给厨房及家庭人员带来灾难性危害。因此当发生可燃气体泄漏时，及时可靠地检测空气中可燃气体的含量，及时采取有效措施进行补救，采取正确的处置方法，减少泄漏引发的事故，是避免造成重大财产和人员伤亡的必要条件。

基于上述原因，本文设计一套家用厨房燃气监控系统，包括上位机（迪文液晶屏）和下位机（STM32），下位机通过MQ-2烟雾传感器测量环境的烟雾浓度，经过STM32内部集成的ADC模数转换模块，实现模数转换，再通过STM32的USART串口通信模块，实现与上位机的收发通信。系统能有效检测厨房燃气浓度，并及时做出预警，保障家庭燃气使用安全性。

1 系统整体方案设计

图1所示为系统整体框图，ARM处理器采用Cortex-M3内核的STM32F103ZET6，燃气传感器采用MQ-2，显示和输入采用迪文彩色触摸屏，报警灯采用红色LED灯。

系统具体功能如下：开机后，迪文液晶显示屏作为上位机来接收厨房燃气监控系统通过USART串口发送过来的数据，并进行动态显示；并且在迪文屏上设置燃气浓度上限，通过USART串口接收浓度上限值，并与实际浓度进行比较，如果浓度超标，则报警。

2 系统硬件设计

在该项目的电路设计中，所用到的基本元件如表1所示。

图2所示为系统硬件原理图，MQ-2烟雾传感器模块的模拟电压输出端引脚AO连接到STM32的PA0引脚，迪文DGUS液晶屏的RXD、TXD引脚分别连接在STM32的PA9、PA10引脚上。PA1引脚连接LED发光二极管，当外界烟雾浓度超过预设浓度时，点亮LED，进行报警。具体引脚分配如表2。

3 系统软件设计

系统软件流程图和数据接收状态图如图3所示，串口接收部分通过状态机接收数据，串口通信的数据接收过程如下：当未开始接收数据包或发现数据传输出错时，系统进入空闲状态；当数接收到数据包0xaa（帧头）时，变为收到帧头第一个字节的状态，如果收到的数据不为0xaa，系统继续保持空闲状态；接着当数接收到数据包0xbb（帧头）时，变为收到帧头第二个字节的状态，如果收到的数据不为0xbb，系统继续保持空闲状态；进入收到起始标志状态后，新接收到的任何数据将被当作数据包中命令与附加数据的总字节数，系统进入收到数据长度状态；接着，系统依次接收指令码，数据地址和数据。如果在接收过程中出错，系统进入空闲状态。

4 运行测试

在代码编译成功之后，下载代码到STM32F103ZET6芯片上，可以看到迪文屏显示如图4所示，报警浓度可通过屏幕上的两个增量调节按钮进行修改。当实际烟雾浓度大于等于报警浓度时，PA1连接的LED闪烁发光。

5 总结

本文设计了一套家用厨房燃气监控系统，包括上位机（迪文液晶屏）和下位机（STM32），下位机通过MQ-2烟雾传感器测量环境的烟雾浓度，经过STM32内部集成的ADC模数转换模块，实现模数转换，再通过STM32的USART串口通信模块，实现与上位机的收发通信。系统能有效检测厨房燃气浓度，并及时做出预警，在家居自动安防领域具备一定的应用前景。

参考文献：

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