• 【单片机毕业设计】【mcuclub-hj-005-3】基于单片机的空气质量（天然气或煤气）检测的设计

      最近设计了一个项目基于单片机的空气质量（天然气或煤气）检测系统，与大家分享一下：

     

    一、基本介绍

    项目名：空气质量（天然气或煤气）
    项目编号：mcuclub-hj-005-3
    单片机类型：STC89C52、STM32F103C8T6
    具体功能：
    1、通过MQ-5检测天然气或煤气值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
    2、通过按键设置上限值，可以手动控制风扇和净化器、切换模式
    3、通过显示屏显示数据
    扩展功能：通过蓝牙模块将测量数据发送到手机端，并可以控制风扇和净化器、切换模式

    二、51实物图

    单片机型号：STC89C52

    板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。

    供电接口：TYPE-C

    三、51仿真图

    仿真软件版本：proteus8.9

    电路连线方式：网络标号连线方式

    注意：部分实物元器件仿真中没有，仿真中会用其他工作原理相似的元件代替，这样可能导致实物程序和仿真程序不一样

     四、32实物图

    单片机型号：STM32F103C8T6

    板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。

    供电接口：TYPE-C

     五、原理图

    软件版本：AD2013

    电路连线方式：网络标号连线方式

    注意：原理图只是画出了模块的引脚图，而并不是模块的内部结构原理图

     六、PCB图

    由原理图导出，封装很大一部分都是作者自己绘制，不提供封装库，只提供连接好的源文件。中间有一个项目编号，隐藏在单片机底座下，插入单片机后不会看到。

    两层板，上下覆铜接地。

    七、系统框图

    本设计以单片机为核心控制器，加上其他模块一起组成此次设计的整个系统，其中包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了单片机控制器，其主要作用是获取输入部分的数据，经过内部处理，逻辑判断，最终控制输出部分。输入由三部分组成，第一部分是可燃气体检测模块，通过该模块检测当前环境的可燃气体 ；第二部分是按键模块，通过该模块可以切换界面、设置阈值、切换模式等；第三部分是供电模块，通过该模块可给整个系统进行供电。输出由三部分组成，第一部分是显示模块，通过该模块可以显示监测的数据以及设置的阈值；第二部分是继电器模块，通过两个继电器分别控制通风和净化；第三部分是声光报警模块，当监测值不在设置的阈值内时进行声光报警。除此之外，蓝牙模块既作为输入又作为输出，蓝牙模块和手机进行连接，可以将监测的数据传输到用户手机端，用户也可以通过手机端发送指令控制继电器的工作及其模式的切换。具体系统框图如图所示。

     八、软件设计流程

    系统的主流程图如图所示。在主程序中：首先对各个模块进行初始化，随后进入while主循环，在主循环中，首先进入第一个函数按键函数，该函数主要分为两部分，第一部分为调用按键扫描函数获取按键键值，第二部分通过键值进行相应的处理操作，包括切换界面、设置阈值等；紧接着进入第二个函数监测函数，该函数主要通过调用相应的驱动函数获取测量值，并通过蓝牙模块将监测的数据传输到手机端，用户也可以通过手机端发送指令，设备根据用户发送的指令执行对应的处理；紧接着进入第三个函数显示函数，该函数显示监测值及阈值；最后进入第四个函数处理函数，该函数主要判断当前可燃气体是否在设置的阈值之内，如果可燃气体大于设置的最大值，则声光报警，并且打开通风和净化继电器，如果可燃气体在设置的阈值之内，则取消声光报警，并关闭所有继电器。

     九、部分程序展示

    软件版本：keil5

    逻辑程序和驱动程序分开，分布于main.c和其他.c文件

    1. /**********************************
    2. 作者：单片机俱乐部
    3. 网站：https://www.mcuclub.cn/
    4. **********************************/
    5.  
    6.  
    7. /**********************************
    8. 包含头文件
    9. **********************************/
    10. #include "main.h"
    11. #include "lcd1602.h"
    12. #include "key.h"
    13. #include "uart.h"
    14. #include "adc.h"
    15. /**********************************
    16. 变量定义
    17. **********************************/
    18. uchar key_num = 0;											//按键扫描标志位			
    19. uchar flag_display = 0;									//显示界面标志位
    20. uint time_num = 0;											//10ms计时变量
    21. uint fgas_value = 0;										//燃气值
    22. uint fgas_max = 80;											//燃气最大值
    23. uchar flag_relay = 0;										//继电器标志位
    24. bit flag_mode = 0;											//模式标志位
    25. uchar fasong_buf[32];										//发送专用数组
    26. /**********************************
    27. 函数声明
    28. **********************************/
    29. void Delay_function(uint x);						//延时函数(ms)
    30. void Key_function(void);								//按键函数
    31. void Monitor_function(void);						//监测函数
    32. void Display_function(void);						//显示函数
    33. void Manage_function(void);							//处理函数
    34.  
    35.  
    36. /****
    37. *******	主函数 
    38. *****/
    39. void main()
    40. {
    41. 	Lcd1602_Init();		 										//LCD1602初始化
    42. 	Delay_function(50);										//延时50ms
    43. 	lcd1602_clean();											//清屏
    44. 	Delay_function(50);										//延时50ms
    45. 	Uart_Init();													//串口初始化函数	
    46. 	Delay_function(50);										//延时50ms
    47. 	
    48. 	while(1)
    49. 	{
    50. 		Key_function();											//按键函数
    51. 		Monitor_function();									//监测函数
    52. 		Display_function();									//显示函数
    53. 		Manage_function();									//处理函数
    54.  
    55. 		Delay_function(10);									//延时10ms
    56. 		time_num++;													//计时变量+1
    57. 		if(time_num == 5000)
    58. 		{
    59. 			time_num = 0;
    60. 		}
    61. 	}
    62. }
    63.  
    64. /****
    65. *******	延时 x ms函数
    66. *****/
    67. void Delay_function(uint x)
    68. {
    69. 	uint m,n;
    70. 	for(m=x;m>0;m--)
    71. 	for(n=110;n>0;n--);
    72. }
    73.  
    74. /****
    75. *******按键函数
    76. *****/
    77. void Key_function(void)
    78. {
    79. 	key_num = Chiclet_Keyboard_Scan(0);		//按键扫描
    80. 	if(key_num != 0)											//有按键按下
    81. 	{
    82. 		switch(key_num)
    83. 		{
    84. 			case 1:														//按键1，切换设置界面
    85. 				flag_display++;
    86. 				if(flag_display >= 2)
    87. 					flag_display = 0;
    88. 				
    89. 				lcd1602_clean();								//清屏
    90. 			break;
    91.  
    92. 			case 2:														//按键2
    93. 				switch(flag_display)
    94. 				{
    95. 					case 0:												//界面0：继电器控制标志位+1	
    96. 						flag_relay++;
    97. 						if(flag_relay >= 2)
    98. 							flag_relay = 0;
    99. 						flag_mode = 1;
    100. 					break;
    101. 					
    102. 					case 1:												//界面：设置燃气最大值+1
    103. 						if(fgas_max < 200)
    104. 							fgas_max++;
    105. 					break;				
    106. 					
    107. 					default:
    108. 					break;
    109. 				}
    110. 			break;
    111.  
    112. 			case 3:														//按键3
    113. 				switch(flag_display)
    114. 				{
    115. 					case 0:												//界面0：切换模式	
    116. 						flag_mode = 0;
    117. 					break;
    118. 					
    119. 					case 1:												//界面1：设置燃气最大值-1
    120. 						if(fgas_max > 0)
    121. 							fgas_max--;
    122. 					break;
    123. 					
    124. 					default:
    125. 					break;
    126. 				}
    127. 			break;
    128.  
    129. 			default:
    130. 			break;
    131. 		}
    132. 	}
    133. }
    134.  
    135. /****
    136. *******监测函数
    137. *****/
    138. void Monitor_function(void)
    139. {
    140. 	if(time_num % 10 == 0)								//100ms检测一次
    141. 	{
    142. 		if(DO == 0)
    143. 			fgas_value = 40*((Adc0832_Get_Value(0)/255.0)*5);	//获取燃气浓度
    144. 		else
    145. 			fgas_value = 0;
    146. 	}
    147. 	if(time_num % 100 == 0)								//1s发送一次
    148. 	{
    149. 		sprintf(fasong_buf,"Fgas：%dppm\r\n",fgas_value);
    150. 		Uart_Sent_Str(fasong_buf);					//发送燃气
    151. 	}	
    152. }
    153.  
    154. /****
    155. *******显示函数
    156. *****/
    157. void Display_function(void)
    158. {
    159. 	switch(flag_display)									//根据不同的显示模式标志位，显示不同的界面
    160. 	{
    161. 		case 0:															//界面0：显示
    162. 			lcd1602_display_str(1,0,"Fgas Max:");	//显示燃气最大值
    163. 			lcd1602_display_gas(1,9,fgas_max);	
    164. 		
    165. 			lcd1602_display_str(2,0,"Fgas:");	//显示燃气值
    166. 			lcd1602_display_gas(2,5,fgas_value);	
    167. 		
    168. 			if(flag_mode == 0)								//显示模式
    169. 				lcd1602_display_str(2,12,"Auto");
    170. 			else
    171. 				lcd1602_display_str(2,12,"Manu");		
    172. 		break;
    173.  
    174. 		case 1:															//界面1：显示设置燃气最大值
    175. 			lcd1602_display_str(1,2,"Set Fgas Max");
    176. 			if(time_num % 20 == 0)
    177. 			{
    178. 				lcd1602_display_num(2,7,fgas_max);
    179. 			}
    180. 			if(time_num % 40 == 0)
    181. 			{
    182. 				lcd1602_display_str(2,7,"    ");
    183. 			}
    184. 		break;
    185. 		
    186. 		default:
    187. 		break;
    188. 	}
    189. }
    190.  
    191. /****
    192. *******处理函数
    193. *****/
    194. void Manage_function(void)
    195. {
    196. 	if(flag_display == 0)									//测量界面
    197. 	{
    198. 		if(flag_mode == 0 )
    199. 		{
    200. 			if(fgas_value > fgas_max)					//燃气值大于设置的最大值
    201. 			{
    202. 				if(time_num % 20 == 0)
    203. 				{
    204. 					LED = ~LED;
    205. 					BEEP = ~BEEP;
    206. 				}
    207. 				RELAY_TF = 0;
    208. 				RELAY_JH = 0;
    209. 			}
    210. 			else															//燃气值小于等于设置的最大值
    211. 			{
    212. 				LED = 1;
    213. 				BEEP = 1;
    214. 				RELAY_TF = 1;
    215. 				RELAY_JH = 1;
    216. 			}			
    217. 		}
    218. 		else
    219. 		{
    220. 			LED = 1;
    221. 			BEEP = 1;			
    222. 			switch(flag_relay)
    223. 			{
    224. 				case 0:											//通风关，净化关	
    225. 					RELAY_TF = 1;
    226. 					RELAY_JH = 1;
    227. 				break;
    228. 				
    229. 				case 1:											//通风开，净化开
    230. 					RELAY_TF = 0;
    231. 					RELAY_JH = 0;
    232. 				break;				
    233. 				
    234. 				default:
    235. 				break;
    236. 			}				
    237. 		}
    238. 	}
    239. 	else															//设置界面，关闭声光报警、继电器
    240. 	{
    241. 		LED = 1;
    242. 		BEEP = 1;
    243. 		RELAY_TF = 1;
    244. 		RELAY_JH = 1;		
    245. 	}
    246. }
    247.  
    248. V

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_61121477/article/details/127412902