【proteus仿真设计】基于 STM32 单片机火灾监测报警系统设计（仿真图+程序）

一、项目概述

本系统以 STM32 单片机作为主控单元，完成环境温度、烟雾浓度采集，实现火灾隐患监测。系统搭载 DS18B20 温度传感器采集环境温度，配合 PCF8591 模数转换芯片读取烟雾传感器模拟信号；通过 OLED12864 显示屏实时展示温度、烟雾浓度数据；支持按键自定义报警阈值；当温度或者烟雾浓度超出设定阈值时，蜂鸣器与红色 LED 触发声光报警，继电器驱动灭火装置动作；同时通过串口将监测数据上传虚拟终端，便于上位机查看记录。本方案可用于课程设计、毕设仿真验证，在 Proteus 环境下完成全部硬件仿真，无需实物硬件即可验证整套逻辑。

系统功能：

DS18B20 采集环境温度，烟雾传感器配合 PCF8591 采集烟雾浓度；
OLED12864 实时显示温度、烟雾浓度数值；
4 个功能按键：阈值加、阈值减、设置模式、确认，自定义火灾报警阈值；
出现火灾隐患时，LED 亮、蜂鸣器鸣叫，继电器启动灭火装置；
串口输出监测数据，在虚拟终端打印温度、烟雾信息。

二、Proteus 硬件电路解析

1. STM32 主控最小系统

主控芯片 STM32，具备复位引脚、BOOT 启动配置引脚，提供完整主控运行基础，外设分别挂载到 PA、PB 端口，完成传感器、显示、按键、报警、继电器外设驱动。

2. 传感器采集电路

DS18B20 温度传感器：单总线数字温度传感器，PB15 引脚通信，直接输出温度数字信号，外围搭配上拉电阻，完成环境温度采集。
PCF8591 模数转换模块：I2C 通信，PB3、PB4 作为 SCL、SDA；烟雾传感器输出模拟电压送入 PCF8591 的 AIN0 通道，将模拟量转换为数字量，换算得到烟雾浓度。

3. OLED 显示电路

OLED12864C 显示屏，用来直观显示温度、烟雾浓度，界面同步展示报警阈值参数，实时刷新采集到的监测数据。

4. 按键模块

四路独立按键，实现阈值增加、阈值减少、进入设置模式、参数确认保存，用户可以自主设定温度、烟雾的报警触发门限。

5. 声光报警与灭火执行电路

三极管驱动蜂鸣器，PA15 控制；红色 LED 作为光报警；当检测到火灾条件，主控输出信号控制继电器 RL1 吸合，驱动外接灭火装置，完成应急处置。

6. 串口通信模块

PA9 (TX)、PA10 (RX) 对接 Proteus 虚拟终端，循环打印系统标题、温度、烟雾浓度数据，实现数据上传。

三、系统工作原理

数据采集：DS18B20 读取现场温度；烟雾传感器输出模拟电压，经 PCF8591 进行 AD 转换，计算烟雾浓度值；
阈值配置：按下设置按键进入参数调节模式，加减按键修改报警阈值，确认按键保存参数；
判断报警逻辑 ：循环对比采集值和设定阈值。温度超阈值或者烟雾浓度超阈值，立即触发蜂鸣器、LED 声光报警，继电器闭合启动灭火机构；参数低于阈值，报警与灭火继电器关闭；
数据输出：OLED 刷新界面显示，串口持续上传数据至虚拟终端。

四、伪代码片段

复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "oled.h"
#include "ds18b20.h"
#include "pcf8591.h"

uint16_t temp_val,smoke_val;
uint16_t temp_thresh=60,smoke_thresh=50;	//默认报警阈值

void GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	//蜂鸣器、LED、继电器IO初始化
}

void USART_SendData(uint16_t t,uint16_t s)
{
	printf("火灾监测报警系统设计\r\n温度：%d\r\n烟雾浓度：%d\r\n",t,s);
}

int main(void)
{
	GPIO_Config();
	OLED_Init();
	DS18B20_Init();
	PCF8591_Init();
	USART_Config();
	while(1)
	{
		temp_val = DS18B20_GetTemp();
		smoke_val = PCF8591_ReadADC(0);
		
		OLED_Show(temp_val,smoke_val);
		USART_SendData(temp_val,smoke_val);
		
		//按键阈值处理逻辑
		//报警判断
		if(temp_val>temp_thresh || smoke_val>smoke_thresh)
		{
			BEEP_ON;
			LED_ON;
			RELAY_ON;
		}
		else
		{
			BEEP_OFF;
			LED_OFF;
			RELAY_OFF;
		}
	}
}

五、仿真调试注意事项

PCF8591 为 I2C 器件，注意 SCL、SDA 引脚不要接反，否则读不到 ADC 数据；
DS18B20 单总线必须接上拉电阻，会出现温度读取错误、数据乱跳；
OLED 屏幕 I2C 地址需要和程序保持一致，避免黑屏不显示；
继电器不能直接由单片机 IO 驱动，注意三极管驱动电路；
串口调试确认 TX、RX 引脚，对应虚拟终端，保证数据正常打印输出。

六、项目拓展方向

增加 ESP8266 模块，火灾报警信息上传云平台，手机远程查看监测数据；
添加蜂鸣器分级报警，危险程度越高鸣叫频率越快；
增加历史数据存储，记录发生报警时刻；
增加多个传感器节点，实现多点位火灾监测。

七、总结

本 STM32 火灾监测报警系统，集成温度采集、烟雾检测、OLED 显示、按键阈值设置、声光报警、继电器灭火执行、串口数据上报功能。整套系统在 Proteus 仿真环境运行稳定，电路结构清晰，适合学习 STM32 的 I2C 外设、单总线传感器、AD 采集、外设驱动开发，也可作为电子专业课程设计、毕业设计参考案例。

通过网盘分享的文件：仿真文件获取.zip 链接: https://pan.baidu.com/s/1V5zzxbpHc_fRqfGIzSdLfg?pwd=6666 提取码: 6666