基于stm32的煙霧濃度檢測報警proteus仿真設(shè)計(仿真+程序+講解）

仿真圖proteus 8.9

程序編譯器：keil 5

編程語言：C語言

設(shè)計編號：C0085

1.主要功能

功能說明：

1、以STM32單片機(jī)和MQ-2控制核心設(shè)計煙霧濃度檢測報警設(shè)計；

2、通過液晶屏LCD1602和串口上位機(jī)顯示煙霧濃度，MV表示檢測值，ALM表示報警值；

3、可以通過按鍵設(shè)置煙霧濃度ALM報警值大小。

4、監(jiān)測煙霧濃度大于報警值時蜂鳴器報警電路導(dǎo)通，蜂鳴器報警。撥動開關(guān)打開情況下，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動通風(fēng)。

5、默認(rèn)監(jiān)測到煙霧濃度高于200ppm蜂鳴器報警。

主要硬件設(shè)備：STM32F103單片機(jī)

以下為本設(shè)計資料展示：

2.仿真

整體設(shè)計方案

本實(shí)驗(yàn)利用STM32單片機(jī)的ADC、GPIO、定時器等資源，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)識別輸入模擬煙霧濃度傳感器的AD值，LCD1602能夠正確地顯示，蜂鳴器根據(jù)煙霧濃度報警值工作。需注意的是，proteus是沒有MQ-2等煙霧濃度傳感器的，本設(shè)計使用滑動變阻器模擬煙霧濃度變化，不能直接用于實(shí)物設(shè)計，有需要的需跟據(jù)實(shí)物調(diào)試。

仿真運(yùn)行情況：

開始仿真后LCD1602實(shí)時顯示檢測到的煙霧濃度，可以通過滑動變阻器改變測量值。可通過按鍵設(shè)置報警值濃度，按下設(shè)置鍵進(jìn)入設(shè)置模式，通過設(shè)置+調(diào)高報警值，通過設(shè)置-調(diào)低報警值。蜂鳴器報警電路在煙霧濃度高于報警值時啟動，有嘟嘟報警聲，低于不啟動。

本設(shè)計采用電磁式蜂鳴器進(jìn)行。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機(jī)I/O引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。蜂鳴器的正極接到VCC（+5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的集電極C，三極管的基極B經(jīng)過限流電阻后由單片機(jī)的BEEP引腳控制，當(dāng)BEEP輸出低電平時，三級管QS截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)BEEP輸出高電平時，三級管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。

下圖檢測到煙霧濃度是192ppm，低于報警值200，蜂鳴器電路不工作。

下圖檢測到煙霧濃度是204ppm，大于等于報警值，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報警

3. 程序

程序是用keil5 mdk版本打開的，如果打開有問題，核實(shí)下keil的版本。程序是HAL庫版本編寫的，有注釋可以結(jié)合講解視頻理解。

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "lcd1602.h"
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
	uint16_t Tim_cnt = 0;  //定時器變量
	uint8_t set_flag = 0;
	float warming_val=200;	//報警濃度大小
/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};  //建立sConfig結(jié)構(gòu)體
	char str[20];  //字符串的存放數(shù)組
	uint32_t adcv; //存放ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果
	float temp;
	set_flag = 0;


  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */
	sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
	sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;   //采樣周期為1.5個周期
  /* 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_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	LCD_Init();  //初始化LCD1602
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);//開啟定時器3
//	LCD_ShowString(0,0,dis_str);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;   //選擇通道1
		HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);  //選擇ADC1的通道道1
		HAL_ADC_Start(&hadc1);										//啟動ADC1
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);		//等待ADC1轉(zhuǎn)換結(jié)束，超時設(shè)定為10ms
		adcv = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);					//讀取ADC1的轉(zhuǎn)換結(jié)果
		
		
		temp=(float)adcv*(4.0/4095)*100;		
	
		sprintf(str,"%4.0fppm",temp);
		LCD_ShowString(0,0,"MV:");	
		LCD_ShowString(0,4,str);	
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"AL=", 3, 10);  //串口1發(fā)送字符串，數(shù)組長度為12，超時10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 6, 10);		 //串口1發(fā)送字符串，數(shù)組長度為5，超時10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"nr", 2, 10); //串口1發(fā)送字符串，數(shù)組長度為2，超時10ms	
		
		if(set_flag){//設(shè)置模式
			sprintf(str,"%4.0fppm^ ",warming_val);
			LCD_ShowString(1,0,"ALM:");	
			LCD_ShowString(1,4,str);
		}else{
			sprintf(str,"%4.0fppm  ",warming_val);
			LCD_ShowString(1,0,"ALM:");	
			LCD_ShowString(1,4,str);			
		}
		
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"ALM=", 4, 10);  //串口1發(fā)送字符串，數(shù)組長度為12，超時10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 6, 10);								//串口1發(fā)送字符串，數(shù)組長度為5，超時10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"nr", 2, 10);						//串口1發(fā)送字符串，數(shù)組長度為2，超時10ms	
		
		if(temp>warming_val&&!set_flag){//如果超過報警值
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,BEEP_Pin, GPIO_PIN_RESET);//BEEP引腳拉低
		}else{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,BEEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
		}

		HAL_ADC_Stop(&hadc1);											//停止ADC1
		HAL_Delay(300);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV2;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if (htim->Instance == htim3.Instance) 
	{
		Tim_cnt++;
		if(Tim_cnt==5)  //2.5ms進(jìn)一次
		{
			Tim_cnt=0;   //請
			HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
		}
	}

}	
//中斷處理
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	 UNUSED(GPIO_Pin);
	if(GPIO_Pin == KEY1_Pin)  //測到EXTI0線產(chǎn)生外部中斷事件
	{
		if(set_flag){
				set_flag = 0;
		}else{
				set_flag = 1;
		}
	}
	else if(GPIO_Pin == KEY2_Pin) //測到EXTI1線產(chǎn)生外部中斷事件
	{
			if(set_flag){
				if(warming_val<390){//一次+10
					warming_val+=10;			
				}
			}
	}	else if(GPIO_Pin == KEY3_Pin) //測到EXTI2線產(chǎn)生外部中斷事件
	{
			if(set_flag){
				if(warming_val>10){//一次-10
					warming_val-=10;
				}
			}
	}
	
}


/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %drn", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

4. 資料清單&下載鏈接

0、常見使用問題及解決方法–必讀?。。?！

1、程序代碼

2、Proteus仿真

3、功能要求

4、講解視頻

Altium Designer 軟件資料

filename.bat

KEIL軟件資料

MQ135-2.jpg

MQ135.jpg

MQ系列傳感器工作原理.txt

Proteus軟件資料

單片機(jī)學(xué)習(xí)資料

答辯技巧

設(shè)計報告常用描述

鼠標(biāo)雙擊打開查找更多51 STM32單片機(jī)課程畢業(yè)設(shè)計.url

資料下載鏈接（可點(diǎn)擊）