基于單片機的室內CO監測報警系統設計

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資料介紹:

基于單片機的室內CO監測報警系統設計(開題報告,論文12500字)
摘要
本片論文設計了一種準確率高、實用性強的一氧化碳檢測系統。該系統可以對一氧化碳濃度進行實時檢測監控,同時根據系統設定的閾值判斷環境濃度是否超標并進行報警。基于STM32F407單片機的核心數據處理模塊,處理來自MQ7傳感器采集傳輸的一氧化碳濃度數據,并且送給顯示模塊和報警模塊。在這個過程中,傳感器采集到的數據經過運算放大之后送到單片機的A/D轉換接口,再經過軟件濾波被數據采集模塊采集。另外,本次設計還加了4*4矩陣鍵盤外接單片機和手機APP接藍牙模塊連接單片機作為輸入模塊的一部分。輸出端附加了光耦隔離加繼電器加排氣扇的電路,一方面可以提高報警的準確率,另一方面可以保護單片機。整個系統具有體積小、功耗低、速度快、準確率高的特點使得其可以廣泛使用。

關鍵字:STM32F407,MQ7傳感器,4*4矩陣鍵盤,光耦隔離

Abstract
This paper designs a carbon monoxide detection system with high accuracy and practicability. The system can detect and monitor the concentration of carbon monoxide in real time. At the same time, it can judge whether the concentration of carbon monoxide exceeds the standard according to the threshold set by the system and give an alarm. Based on the core data processing module of STM32F407, the data of CO concentration collected and transmitted from MQ7 sensor is processed and sent to display module and alarm module. In this process, the data collected by the sensor is magnified by operation and sent to the A/D conversion interface of the single chip computer, and then collected by the data acquisition module through software filtering. In addition, this design also adds 4*4 matrix keyboard external MCU and mobile APP to connect Bluetooth module to MCU as part of the input module. The output terminal is equipped with optocoupler isolation and relay plus exhaust fan circuit. On the one hand, it can improve the accuracy of alarm, on the other hand, it can protect the single chip computer. The whole system has the characteristics of small size, low power consumption, fast speed and high accuracy, so it can be widely used.

Key words: STM32F407, MQ7 sensor, 4*4 matrix keyboard, optocoupler isolation

以單片機為核心,本設計要完成的基本目標是當一氧化碳濃度達到設定值的時候且停留幾秒鐘之后進行自動報警 , 要解決的問題主要有一氧化碳濃度的實時監測以及如何實現自動報警這兩個問題。為了解決它們,該設計制作了中央控制系統、一氧化碳濃度監測系統以及報警系統。其中中央控制系統由單片機構成,主要負責接收以及轉化監測系統傳送過來的信息并在必要時發送命令給報警系統,監測系統內部的一氧化碳傳感器負責檢測一氧化碳的濃度,并將該信息以模擬信號的形式傳遞給單片機。報警系統由蜂鳴器組成 ,負責接收單片機傳送的指令進行報警。
3.2.3主要參數
對于MQ-7傳感器的主要具體參數如表3.2所示:
表3.2 MQ7具體參數
產品型號    MQ-7
產品類型    半導體氣敏元件
標準封裝    塑封
檢測氣體    一氧化碳
檢測濃度    10-1000ppmCO
標準電路條件    回路電壓    Vc    ≤10V  DC
    加熱電壓    VH    5.0V±0.2V ACorDC(高)
1.5V±0.1V ACorDC(低)
    加熱時間    TL    60±1S(高)90±1S(低)
    負載電阻    RL    可調
標準測試條件下元件特性    加熱電阻    RH    31Ω±3Ω(室溫)
    加熱功耗    PH    ≤350mW
    敏感體表面電阻    Rs    2KΩ-20KΩ(in100ppmCO)
    靈敏度    S    Rs(in air)/Rs(100ppmCO)≥5
    濃度斜率    α    ≤0.6(R300ppm/R100ppm CO)
標準測試條件    溫度、濕度    20℃±2℃;65%±5%RH
    標準測試電路    Vc:5.0V±0.1V; VH(高):5.0V±0.1V; VH(低):1.5V±0.1V
    預熱時間    不少于48小時
 

基于單片機的室內CO監測報警系統設計
基于單片機的室內CO監測報警系統設計
基于單片機的室內CO監測報警系統設計
基于單片機的室內CO監測報警系統設計
基于單片機的室內CO監測報警系統設計


目錄
摘要    I
Abstract    II
第1章緒論    1
1.1  課題研究目的及意義    1
1.2  國內外研究現狀    1
1.3  課題研究內容    2
第2章系統總體設計方案    3
2.1  系統設計功能    3
2.2  系統框圖    3
2.3  總體設計思路    4
第3章硬件設計    5
3.1  單片機STM32F407VGT6    5
3.1.1  單片機的選擇    5
3.1.2  單片機最小系統的設計    6
3.2  一氧化碳傳感器模塊    7
3.2.1  傳感器的選擇    7
3.2.2  傳感器的原理和結構特點    7
3.2.3  主要參數    8
表3.2 MQ7具體參數    8
3.2.4  實物圖及接口說明    9
3.4  運算放大電路    10
3.5  4*4矩陣鍵盤    11
3.5.1  4*4矩陣鍵盤的原理    11
3.5.2  4*4矩陣鍵盤的電路圖    11
3.6  輸出模塊    12
3.6.1  OLED 屏幕顯示    12
3.6.2  報警裝置    12
3.6.4  光耦隔離    14
3.7  電源模塊    14
第4章系統軟件設計    15
4.1  Keil uVision5    15
4.2  系統程序設計    16
4.2.1  主程序設計    17
4.2.2  軟件濾波    18
4.2.2  顯示界面子程序設計    19
4.2.3  數據發送子程序設計    20
4.2.5  按鍵控制子程序設計    21
4.2.6  存儲子程序設計    22
第5章系統的調試    23
5.1  硬件調試    23
5.2  軟件調試    23
第6章結論與展望    26
參考文獻    27
致謝    28
附錄    29
通訊核心程序    29
定時發送子程序    30

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