一、项目概述
本项目设计了一套以STM32F103C8T6单片机为主控的家庭环境监测与火灾报警灭火系统，可实时采集室内温湿度、烟雾浓度、甲烷燃气浓度，支持本地 OLED 屏幕显示、串口 / WiFi 数据上传，当检测到烟雾或燃气超标时，自动触发声光报警、启动水泵灭火，同时预留 GSM 短信报警功能，还可通过按键切换手动 / 自动控制模式，适用于家庭厨房、居室等场景的安防监测。 仿真平台采用 Proteus 完成电路搭建与功能验证，完整实现环境数据采集、阈值判断、报警与执行机构联动。
二、系统硬件方案
主控单元
核心芯片：STM32F103C8T6，作为整个系统的控制核心，负责传感器数据读取、逻辑判断、外设驱动与通信交互。
传感器采集模块
- DHT11 温湿度传感器：接 PB15 引脚，采集环境温度、相对湿度，数字单总线通信，成本低，满足室内环境监测需求。
- 烟雾传感器 + 甲烷（燃气）传感器：通过 STM32 内置 ADC 模数转换通道采集模拟电压信号，换算得到烟雾浓度、甲烷燃气浓度，用来监测火情与燃气泄漏。
- PCF8591 AD 转换芯片：I2C 接口扩展 ADC 通道，实现多路模拟信号实时测量。
人机交互模块
- OLED 显示屏（I2C）：实时刷新显示温度、湿度、烟雾、甲烷浓度，直观查看环境参数。
- 按键模块：包含启停按键、手动 / 自动模式切换按键，支持人工干预系统工作状态。
- Virtual Terminal 虚拟串口终端：实时打印环境数据，调试查看系统运行信息。
通信模块
- WiFi 模块：串口通信，可将监测数据上传至上位机，实现远程环境监测。
- GSM 模块：预留驱动电路，发生险情时，可发送报警短信通知户主。
报警与执行机构
- 声光报警：蜂鸣器 BUZ1 + 红色 LED 报警灯，当烟雾 / 甲烷浓度超过设定阈值，蜂鸣器鸣叫、红灯点亮。
- 水泵灭火模块：继电器驱动水泵，自动模式下检测到火灾险情，继电器吸合，启动水泵模拟喷水灭火。
三、系统工作原理
系统上电后，STM32 循环读取 DHT11 温湿度、ADC 采集烟雾与甲烷浓度。
- 正常状态：OLED、串口终端持续刷新各项环境数据，声光报警、水泵保持关闭。
- 险情触发（自动模式）：烟雾浓度或者甲烷浓度超过预设阈值 → 触发声光报警；同时继电器闭合，启动水泵灭火；WiFi 上传报警信息，GSM 模块可推送报警短信。
- 手动模式：报警逻辑由按键控制，可人为开启 / 关闭报警与水泵，方便调试。
- 模式切换：通过独立按键切换手动 / 自动两种工作模式，适配不同使用场景。
四、Proteus 仿真效果
仿真运行时，OLED 屏幕、虚拟串口终端同步输出：温度、湿度、烟雾浓度、甲烷浓度以及当前工作模式。 调节烟雾、甲烷传感器电位器改变浓度值，当浓度超标，可观察到红色报警 LED 点亮、蜂鸣器响，继电器吸合，水泵启动，完美验证整套报警灭火联动逻辑。
五、核心功能清单
✅ 实时采集温湿度、烟雾、甲烷燃气浓度 ✅ I2C OLED 本地数据显示 ✅ 串口虚拟终端打印数据 ✅ WiFi 模块远程数据上传 ✅ GSM 短信报警预留电路 ✅ 烟雾 / 燃气超标声光报警 ✅ 自动模式水泵启动灭火 ✅ 按键切换手动 / 自动工作模式 ✅ Proteus 完整电路仿真验证
六、项目总结
本家庭环境火灾报警灭火系统，基于 STM32 单片机，融合环境传感采集、自动控制、无线通信技术。整套方案硬件电路清晰，逻辑完整，在 Proteus 仿真中验证了全部预期功能。 项目可作为单片机课程设计、电子信息毕业设计的基础方案；后续可以优化方向：更换精度更高的 DHT22 传感器、增加云平台数据可视化、增加火灾定位、优化报警阈值自适应算法。
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