基于STM32的火灾烟雾报警器Proteus仿真设计
基于STM32的火灾烟雾报警器Proteus仿真设计(仿真+程序+设计报告+讲解视频）
仿真图proteus 8.9
程序编译器：keil 5
编程语言：C语言
设计编号：C0097
1.主要功能
基于STM32的火灾烟雾报警器Proteus仿真设计
\1. 烟雾采集传感器选用MQ-2，由于该传感器输出的是模拟信号，STM32内部ADC将模拟信号转为数字信号。
\2. 温度采集使用DS18B20数字传感器，温度测量范围-55到128℃，测量精度±0.1℃;
\3. 显示设备使用1602液晶，可以在屏幕上显示实时烟雾浓度值、温度值，以及报警值等信息；
\4. 报警模块则采用蜂鸣器和LED灯组成，两个LED分别代表了烟雾报警指示和温度报警指示，无论哪个检测元素超标，蜂鸣器都会鸣叫报警；
\5. 设计采用3个按键作为操作输入设备，可以用来调节报警阈值的大小；
6.串口实时发送温度检测值、烟雾浓度测量值和报警信息给PC机。
主要硬件设备：STM32F103+LCD1602+DS18B20+蜂鸣器
资料下载链接：
通过百度网盘分享的文件：KEY_C0097
https://pan.baidu.com/s/1uSK6K6QSeRwRePmlgmFkuQ?pwd=f05a
提取码：f05a
2.仿真
打开仿真工程，双击proteus中的单片机，选择hex文件路径，然后开始仿真。
STM32单片机实时检测DS18B20温度测量及显示温度测量范围-55℃到128℃，测量精度±0.1℃,串口实时传输检测温度给PC机。图示温度阈值100℃，烟雾浓度报警值40%。
下图烟雾浓度报警值40%，检测烟雾浓度超出范围，声光报警，串口有相应提示。
温度和烟雾报警阈值可以通过按键设置。LCD1602会有对应的指示。
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版本编写的，有stm32cubemx配置文件。有注释可以结合讲解视频理解。
关键代码
c
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
char data_str1[20];
// char data_str2[20];
char data_str2[]="L:000C H:000C ";
float temp;
char str[20]; //温度值转换为字符串的存放数组
float adc_temp;
uint32_t adcv; //存放ADC转换结果
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; //建立sConfig结构体
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* 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_USART1_UART_Init();
MX_TIM2_Init();
MX_ADC1_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
// printf("DS18B20测温实验\n\r");
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"DS18B20_MQ-2\r\n", 13, 10); //串口1发送字符串，数组长度为10，
LCD_Init(); //LCD1602初始化
temp_H=100;smoke_H=10; //默认报警值 //默认温度阈值20-40
// DS18B20_Get_Temp();
// HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); //初始化定时器
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(500);
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_8; //选择通道1
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1); //开启adc前校准一下ADC
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig); //选择ADC1的通道1
HAL_ADC_Start(&hadc1); //启动ADC1
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 30); //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
sprintf(str,"adc_value=%d\r\n",adcv);
// HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, strlen(str), 20);//串口1发送字符串，数组长度为strlen(str)，超时20ms
memset(str,0,strlen(str));
// adc_temp=(float)adcv*(3.3/4095);
// adc_temp= pow(11.5428*35.904*adc_temp/(25.5-5.1*adc_temp),(1/0.6549));//计算公式源自https://blog.csdn.net/qq_35952136/article/details/95589074
adc_temp=(float)adcv*(100.0/4095);
#if 0
sprintf(str,"%0.2f",adc_temp);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"vote=", 5, 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 *)&"V\r\n", 3, 10); //串口1发送字符串，数组长度为2，超时10ms
#else
sprintf(str,"smoke=%0.1f%%\r\n",adc_temp);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, strlen(str), 10);//串口1发送字符串，数组长度为strlen(str)，超时20ms
memset(str,0,strlen(str));
#endif
HAL_ADC_Stop(&hadc1); //停止ADC1
temp=DS18B20_Get_Temp();//获取温度值
sprintf(str,"temp=%0.1fC\r\n",temp);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, strlen(str), 10); //串口1发送字符串，数组长度为6，超时10ms
memset(str,0,strlen(str));
if(setnum==0){//正常模式
// sprintf(data_str1,"temp=%0.1fC \n",temp); //写字符到data_str1
sprintf(data_str1,"T=%0.1fC G=%0.1f%% \n",temp,adc_temp);
sprintf(data_str2,"TH:%d C GH:%d %% \n",temp_H,smoke_H);//写字符到data_str2
if(adc_temp>(float)smoke_H){
LED2=LED_ON;
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"SMOKE!!\r\n", 10, 10); //串口1发送字符串，数组长度为10，超时10ms
}else{
LED2=LED_OFF;
}
if(temp>(float)temp_H){
LED1=LED_ON;
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"TEMP!!\r\n", 10, 10); //串口1发送字符串，数组长度为10，超时10ms
}else{
LED1=LED_OFF;
}
if (LED1==LED_ON||LED2==LED_ON){
BEEP=1;
}else{
BEEP=0;
}
}else if(setnum==1){ //设置高温阈值
BEEP=0;LED1=LED2=LED_OFF;
sprintf(data_str1,"T=%0.1fC G=%0.1f%% \n",temp,adc_temp);
sprintf(data_str2,"TH:%dC< GH:%d %% \n",temp_H,smoke_H);
}else if(setnum==2){ //设置低温阈值
sprintf(data_str1,"T=%0.1fC G=%0.1f%% \n",temp,adc_temp);
sprintf(data_str2,"L:%d C H:%d%%< \n",temp_H,smoke_H);
}
LCD_ShowString(0,0,data_str1); //LCD1602显示第一行
LCD_ShowString(1,0,data_str2); //LCD1602显示第二行
memset(str,0,strlen(data_str1));
}
/* USER CODE END 3 */
}程序流程图
4. 设计报告
10000+字设计报告，内容包括硬件设计、软件设计、结论等。
随着现代城市化步伐的迅猛推进，人口密集度与建筑物复杂性的双重增加，使得火灾安全问题愈发成为城市公共安全领域中的重大挑战。在这个背景下，火灾的早期预警机制显得尤为重要，它不仅关乎到人们的生命安全，还直接影响到社会经济活动的平稳运行与财产安全的有效保障。然而，传统的火灾报警系统大多仅依赖烟雾或温度的单一参数进行监测，这种设计方式在实际应用中暴露出了诸多局限性，如误报频率较高、响应不够迅速、对环境变化的适应性差等，这些问题在很大程度上限制了传统报警系统在实际应用中的效能。
鉴于此，开发一种集成了烟雾浓度监测、温度监控以及实时报警功能于一体的新型智能火灾烟雾报警器，成为了提升火灾预防能力的关键所在。这种新型报警器不仅能够有效克服传统系统的不足，还能通过多参数综合判断，实现对火灾风险的更为精准、及时的预警。本项目正是基于这一迫切需求而提出，旨在利用STM32微控制器这一高性能、低功耗的嵌入式系统核心，结合MQ-2烟雾传感器的高灵敏度与稳定性、DS18B20温度传感器的精确测量能力、1602液晶显示屏的直观信息显示、蜂鸣器与LED指示灯的即时报警反馈，以及按键模块的用户交互功能，共同构建一个功能全面、性能优越的智能火灾预警系统。
在项目实施过程中，我们将充分利用Proteus这一先进的电子设计自动化（EDA）软件，进行系统的电路设计与仿真验证。通过Proteus的虚拟实验平台，我们可以对电路布局、信号传输、元件性能等进行全面而深入的测试，从而确保系统设计的合理性、可行性与可靠性。最终，我们的目标是实现一个能够高效、准确地监测火灾隐患，及时发出预警信号，并为用户提供清晰直观的报警信息的智能火灾烟雾报警器，为现代城市的安全防护贡献一份力量。通过本次设计，我们希望能够提高对单片机的理解和应用能力。通过实践和探索，我们希望能够掌握相关的硬件和软件设计方法，为今后的学习和工作打下坚实的基础。同时，我们也希望能够通过这次设计，培养我们的团队协作能力和创新精神。
5. 资料清单
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、开题报告
5、设计报告
6、框图
7、讲解视频
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KEIL安装破解
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