stm32的一氧化碳泄露浓度测量仪设计(附件)【字数：7826】
摘 要本课题设计了一款一氧化碳气体泄露检测仪，经过多个角度的测试，最终完成了对环境中泄露的一氧化碳泄露气体浓度检测以及报警等功能。本课题研发的这种型号的一氧化碳泄露浓度测量仪控制系统划分成软硬件两个部分，软件结构以程序为主导，完成了对STM32微处理器的控制，分成主程序、参数显示子程序、模拟电压采集子程序、一氧化碳采集子程序和输出报警子程序等部分，实现了对每一个功能电路的控制。本论文在系统实现方案方面参考了大量的成熟设计方案，将一些工作性能良好的硬件电路模块进行移植，通过STM32微处理器的驱动控制，使得LCD1602液晶屏幕、ADC0832模数转换器、MQ-7一氧化碳浓度传感器和有源蜂鸣器等能够展现出自身功能，在软件的控制下高效稳定工作。在测试过程中该系统能够正常工作，灵活响应用户的指令，经过了反复的修改和优化，最终表现出了高性能指标，满足预期功能指标需求。
目录
一、 引言 1
（一） 一氧化碳泄露浓度测量仪的发展背景 1
（二） 一氧化碳泄露浓度测量仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 一氧化碳泄露浓度测量仪的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 一氧化碳泄露浓度测量仪主控电路设计 4
（二） 一氧化碳泄露浓度检测电路设计 5
（三） 泄露浓度超标报警电路设计 7
（四） LCD1602液晶屏电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 一氧化碳泄露浓度测量仪的主程序流程设计 11
（二） 显示屏驱动子程序设计 12
（三） 一氧化碳浓度检测子程序设计 12
（四） 泄露浓度超标报警子程序设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
一氧化碳泄露浓度测量仪的发展背景
本课题以“基于stm *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
32的一氧化碳泄露浓度测量仪设计”作为了研究课题，在对这类控制系统进行了大量的资料查阅后，可以将一氧化碳泄露浓度测量仪的历史上发展过程进行归纳，根据相关文献调阅可以得知最早被推向市面的一款一氧化碳泄露浓度测量仪要追溯到电子技术刚刚兴起时，曾经控制处理器主要以复杂的继电器控制组为主，在实现对一氧化碳泄露浓度测量仪系统内部模块的控制时，工程师常常采用该笨拙的控制器来达成非常简易的逻辑功能控制，它的特征是外形体积庞大，在实现逻辑功能控制时需要依靠丰富的简单元件进行复杂的线路连接才可以，这也是数字型一氧化碳泄露浓度测量仪的初态。通过对当今市场上大量的一氧化碳泄露浓度测量仪关联产品进行研究后能够知道，这些产品中内部使用的控制系统或多或少的存在着一些弊端和常见故障，这些普遍问题也是现如今一氧化碳泄露浓度测量仪控制系统现状所不可避免的，最显而易见的一类故障主要表现为程序跑飞和系统死机现象，系统很长周期工作之后特别轻易出现这种现象，通过了广泛的文献调阅可以知道出现这种现象的重要原因分为两方面，第一步是主控芯片内存无法做到足够大，长时间工作之后的大量数据使得内存不堪重负，特别容易出现临时数据丢失或者数组越界等严重问题，这些问题的发生肯定会引入系统不能正常运行的现象。近些年来取得飞速发展的以太网、蓝牙以及Zigbee等新式通信技术亦差不多促进了一氧化碳泄露浓度测量仪的发展，虽然在当前的一氧化碳泄露浓度测量仪内部硬件框架中，这些具有高性能的数据通信功能的接口和一氧化碳泄露浓度测量仪联系不大，然而这是未来技术的发展趋向，并且这些新型技术也在不断加深和各类控制系统的联系，通过不断地改进和融合，功效更为强大的一氧化碳泄露浓度测量仪亦将被推向市面。
一氧化碳泄露浓度测量仪的国内外发展现状
国外的很多科研单位，特别是已学会了重点技术的西方国家，虽然也会多多少少的遇到这些难题，但是这不是海外对设计一氧化碳泄露浓度测量仪的关键问题，很多国外机构将重点放在了怎样增加一氧化碳泄露浓度测量仪运行效果上，在目前的电路基础上，对于软件算法流程的优化和升级是他们的关注点。当前国内研发的很多一氧化碳泄露浓度测量仪系统里面核心芯片都还需要依赖国外提供，这些核心器件确定了全部一氧化碳泄露浓度测量仪系统的工作性能以及实现与否的关键所在，而问题如果出现这些核心芯片上，如果海外不再提供或者产能不足，则将决定整个一氧化碳泄露浓度测量仪系统的研发失败，所以当前国家投入了大量的精力和研发费用，大力支持芯片国产化，国内对一氧化碳泄露浓度测量仪的研发也是如此，由于一氧化碳泄露浓度测量仪内部最重要的是主控芯片芯片，在近期内国内还无法设计出这种性能的高性能芯片，因此一氧化碳泄露浓度测量仪全面国产化还有很长一段路要走。
本文主要研究内容
本文以“基于stm32的一氧化碳泄露浓度测量仪设计”作为研究内容，成功研发了一种STM32微处理器系统，可以完成对参数的高清晰显示、A/D转换、采集一氧化碳浓度和产生报警等功能，本文经过了硬件系统和软件程序的设计，最后能够使这种系统被设计出来，而且经过多次的改进和升级，最后能够使它表现出来的性能非常高，本部分经过了对这款一氧化碳泄露浓度测量仪控制系统的全面分析，确立了下列各项设计内容：
1、实现将一氧化碳泄露浓度测量仪系统的参数显示功能，能够较高的清晰度将重要参数反馈给使用者；
2、设计ADC0832模数转换器控制电路，在STM32微处理器的控制下，实现对外部模拟电压信号的采集和转换；
3、能够通过配置高性能的传感器探头将空气中一氧化碳的浓度值快速转换为电压信号，并通过后续AD模块进行采集；
4、配置蜂鸣器驱动电路，使得STM32微处理器能够通过高低电平信号实现对蜂鸣器的启闭，从而实现报警信号的输出和停止工作；
一氧化碳泄露浓度测量仪的方案设计
本课题由于要实现这种型号的一氧化碳泄露浓度测量仪系统的所有功能，与此同时需要将性能突破到最高程度，为此设计了一款较为合适的系统方案，采用STM32微处理器来担任主控单元，如下图的结构框图所示，各个电路模块将在STM32微处理器最小系统电路的控制下实现工作，STM32微处理器的作用是执行用户代码，通过每个GPIO引脚实现对外部电路的驱动控制。按键电路主要由机械按键组成，用于实现一氧化碳泄漏浓度报警阀值的设置；存储芯片为AT24C02型EEPROM芯片，用于实现对报警阀值的掉电保存；MQ4传感器用于实现对一氧化碳泄漏量的检测并将检测结果传送给ADC0832模数转换器进行采样，采样结果传送给STC89C51单片机进行处理；显示模块由LCD1602液晶屏组成，用于实现一氧化碳泄漏量以及报警阀值等参数的显示；报警模块由蜂鸣器组成，用于实现报警信号的产生。，这就是各模块的主要功能介绍。
目录
一、 引言 1
（一） 一氧化碳泄露浓度测量仪的发展背景 1
（二） 一氧化碳泄露浓度测量仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 一氧化碳泄露浓度测量仪的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 一氧化碳泄露浓度测量仪主控电路设计 4
（二） 一氧化碳泄露浓度检测电路设计 5
（三） 泄露浓度超标报警电路设计 7
（四） LCD1602液晶屏电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 一氧化碳泄露浓度测量仪的主程序流程设计 11
（二） 显示屏驱动子程序设计 12
（三） 一氧化碳浓度检测子程序设计 12
（四） 泄露浓度超标报警子程序设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
一氧化碳泄露浓度测量仪的发展背景
本课题以“基于stm *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
32的一氧化碳泄露浓度测量仪设计”作为了研究课题，在对这类控制系统进行了大量的资料查阅后，可以将一氧化碳泄露浓度测量仪的历史上发展过程进行归纳，根据相关文献调阅可以得知最早被推向市面的一款一氧化碳泄露浓度测量仪要追溯到电子技术刚刚兴起时，曾经控制处理器主要以复杂的继电器控制组为主，在实现对一氧化碳泄露浓度测量仪系统内部模块的控制时，工程师常常采用该笨拙的控制器来达成非常简易的逻辑功能控制，它的特征是外形体积庞大，在实现逻辑功能控制时需要依靠丰富的简单元件进行复杂的线路连接才可以，这也是数字型一氧化碳泄露浓度测量仪的初态。通过对当今市场上大量的一氧化碳泄露浓度测量仪关联产品进行研究后能够知道，这些产品中内部使用的控制系统或多或少的存在着一些弊端和常见故障，这些普遍问题也是现如今一氧化碳泄露浓度测量仪控制系统现状所不可避免的，最显而易见的一类故障主要表现为程序跑飞和系统死机现象，系统很长周期工作之后特别轻易出现这种现象，通过了广泛的文献调阅可以知道出现这种现象的重要原因分为两方面，第一步是主控芯片内存无法做到足够大，长时间工作之后的大量数据使得内存不堪重负，特别容易出现临时数据丢失或者数组越界等严重问题，这些问题的发生肯定会引入系统不能正常运行的现象。近些年来取得飞速发展的以太网、蓝牙以及Zigbee等新式通信技术亦差不多促进了一氧化碳泄露浓度测量仪的发展，虽然在当前的一氧化碳泄露浓度测量仪内部硬件框架中，这些具有高性能的数据通信功能的接口和一氧化碳泄露浓度测量仪联系不大，然而这是未来技术的发展趋向，并且这些新型技术也在不断加深和各类控制系统的联系，通过不断地改进和融合，功效更为强大的一氧化碳泄露浓度测量仪亦将被推向市面。
一氧化碳泄露浓度测量仪的国内外发展现状
国外的很多科研单位，特别是已学会了重点技术的西方国家，虽然也会多多少少的遇到这些难题，但是这不是海外对设计一氧化碳泄露浓度测量仪的关键问题，很多国外机构将重点放在了怎样增加一氧化碳泄露浓度测量仪运行效果上，在目前的电路基础上，对于软件算法流程的优化和升级是他们的关注点。当前国内研发的很多一氧化碳泄露浓度测量仪系统里面核心芯片都还需要依赖国外提供，这些核心器件确定了全部一氧化碳泄露浓度测量仪系统的工作性能以及实现与否的关键所在，而问题如果出现这些核心芯片上，如果海外不再提供或者产能不足，则将决定整个一氧化碳泄露浓度测量仪系统的研发失败，所以当前国家投入了大量的精力和研发费用，大力支持芯片国产化，国内对一氧化碳泄露浓度测量仪的研发也是如此，由于一氧化碳泄露浓度测量仪内部最重要的是主控芯片芯片，在近期内国内还无法设计出这种性能的高性能芯片，因此一氧化碳泄露浓度测量仪全面国产化还有很长一段路要走。
本文主要研究内容
本文以“基于stm32的一氧化碳泄露浓度测量仪设计”作为研究内容，成功研发了一种STM32微处理器系统，可以完成对参数的高清晰显示、A/D转换、采集一氧化碳浓度和产生报警等功能，本文经过了硬件系统和软件程序的设计，最后能够使这种系统被设计出来，而且经过多次的改进和升级，最后能够使它表现出来的性能非常高，本部分经过了对这款一氧化碳泄露浓度测量仪控制系统的全面分析，确立了下列各项设计内容：
1、实现将一氧化碳泄露浓度测量仪系统的参数显示功能，能够较高的清晰度将重要参数反馈给使用者；
2、设计ADC0832模数转换器控制电路，在STM32微处理器的控制下，实现对外部模拟电压信号的采集和转换；
3、能够通过配置高性能的传感器探头将空气中一氧化碳的浓度值快速转换为电压信号，并通过后续AD模块进行采集；
4、配置蜂鸣器驱动电路，使得STM32微处理器能够通过高低电平信号实现对蜂鸣器的启闭，从而实现报警信号的输出和停止工作；
一氧化碳泄露浓度测量仪的方案设计
本课题由于要实现这种型号的一氧化碳泄露浓度测量仪系统的所有功能，与此同时需要将性能突破到最高程度，为此设计了一款较为合适的系统方案，采用STM32微处理器来担任主控单元，如下图的结构框图所示，各个电路模块将在STM32微处理器最小系统电路的控制下实现工作，STM32微处理器的作用是执行用户代码，通过每个GPIO引脚实现对外部电路的驱动控制。按键电路主要由机械按键组成，用于实现一氧化碳泄漏浓度报警阀值的设置；存储芯片为AT24C02型EEPROM芯片，用于实现对报警阀值的掉电保存；MQ4传感器用于实现对一氧化碳泄漏量的检测并将检测结果传送给ADC0832模数转换器进行采样，采样结果传送给STC89C51单片机进行处理；显示模块由LCD1602液晶屏组成，用于实现一氧化碳泄漏量以及报警阀值等参数的显示；报警模块由蜂鸣器组成，用于实现报警信号的产生。，这就是各模块的主要功能介绍。
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