stm32f103的stm32单片机的瓦斯监测系统设计
目前，煤矿安全已成为社会关注的热点问题，我国煤矿安全问题越来越受到重视。这不仅要求煤矿监控系统功能更加全面，而且在保证可靠性的基础上进一步加强实时通信，以便及时了解井下情况。随着煤炭开采和利用的日益频繁，各种瓦斯爆炸事件也经常在报纸上报道。主要原因是矿井瓦斯监测不及时有效。造成这种现象的主要原因是监测系统存在诸多问题，如地下监测变电所性能不够高，传感器采集的信息没有及时传输。本文针对瓦斯监测系统存在的问题，设计了基于STM32的矿井瓦斯监测报警系统的研究。STM32是一种性能良好的嵌入式芯片。它在嵌入式系统的设计和应用中具有十分重要的意义和作用。当感应到空气中的甲烷实时浓度值大于微量报警值时，会闪烁绿灯，发出警报.当甲烷实时浓度值大于超量报警值时，他会闪烁红灯，发出警报并且会触发风扇启动来降低空气中甲烷的含量从而降低人们的生命危险。
Key words: STM32 single chip microcomputer; Gas monitoring; system design 目 录
引 言 2
一、系统硬件设计
3
（一）系统总体方案 3
（二）主控制模块设计 3
1.系统架构 4
2.I/O模式和速率选择 4
3.GPIO模式配置 4
4.功能概括 5
（三）基本外围电路 5
1.NandFlash存储 5
2.时钟电路 6
3.复位电路 7
（四）数据采集电路 7
（五）声光报警电路 8
二、系统软件设计 10
（一）系统软件架构 10
（二）应用软件的设计 11
1.数据采集 11
2.通风机转速的控制 12
3.现场信息显示 12
4.声光报警 12
三、实物的安装与调试 14
四、总结 16
参考文献 17
致谢 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
附录一原理图 19
引 言
为解决煤矿瓦斯监测系统存在的主要问题，文章在STM32基础上设计了一套煤矿瓦斯监测预警系统。由于ARM的高度集成，芯片上的资源非常丰富，系统的整体电路设计相对简单，具有良好的可扩展性和稳定的性能。STM32专为低功耗，低成本和高性能应用而设计。根据不同的架构，STM32可以分为许多不同的产品。 在STM32微控制器中，采用了先进的ARM架构。 它的性能和功率控制是最好的。
一、系统硬件设计
（一）系统总体方案
典型的气体监测系统通常包括地面站，地下观测站，通信系统，各种传感器和现场设备。每个传感器将收集的数据传送到监控站进行处理，然后根据收集的数据值和气体浓度预测值彻底控制相应的状态。可以基于子站获得的状态显示现场投影仪和警报。同时，也可以通过控制风扇来控制气体浓度警告的结果。首先，根据判定结果，逆变器的输出频率可以得到三个结果，这是正常的，轻的和危险的。然后，适配器根据三种不同的结果控制风扇速度。如系统结构图1所示，监测站是天然气控制系统的基本组成部分。主控芯片STM32F103ZE（T6），外部扩展存储器，不同传感器，LCD屏都是二级控制站的重要组成部分。传感器模块监测的参数包括风速，气体浓度，温度等。模拟通道操作8个通道，其余8个通道是用于切换和多路复用的输入通道。通过在监测站引入神经网络来预测气体浓度，监测站的警报能力得到了提高。
图一 硬件系统框图
主控制模块设计
在整个控制系统中，主控制单元是主要设备并起着关键作用。主控制台不仅为电路提供时间和脉冲，还负责查询每个传感器的工作状态，执行数据处理任务，随时接受主机指令以及完成相关过程。简而言之，主控制单元具有以下要求：主控制单元必须具有高可靠性和稳定性。在复杂的矿井环境中，主控制装置的可靠运行是确保气体控制系统正常运行的基础。主控制器必须能够以高速处理数据。监控系统将许多功能集成到主控制台中。主控制单元必须满足高速和高精度要求，以确保系统的实时性和准确性。简而言之，系统主控制台的CPU使用STM32F103微控制器。与传统的16位微芯片相比，其性能更好，芯片上的资源丰富，满足气体控制系统的要求
1.系统架构
STM32微控制器的开发和应用在过去成功取代了低端微控制器。它是一种新型的高速处理器。它具有丰富的内置资源，集成了高级定时器和12位，并包含一个新的嵌入式应用程序内核。在STM32 MCU中，根据存储空间的大小和密度的使用和谐能量，可分为一般用途和增强型。 微测量仪的单色时钟可以达到72 MHz的最高频率，性能非常好。 在两种不同类型的STM32微控制器中，设置了相应的闪存。 不同之处在于外围接口模式和容量不同。
2.I/O模式和速率选择
使用编程，STM32控制器可以输出不同的输出功率，如50 MHz，10 MHz和2 MHz。通过增加与GPIO端口对应的内部电路速度，可以提高微控制器的输出速度。 在GPIO速率确定期间可以使用程序模式日志。在STM32 MCU的GPIO输入模式下，它主要包括浮动输入模式，下拉输入模式，拖动输入模式和模拟输入模式。 在输出模式下，它主要包括双开输出模式，拉出输出模式，多批量输出模式和开放放电输出模式。
3.GPIO模式配置
在STM32 MCU模式配置中，可以使用相关软件配置8种不同的模式。为了实现MCU中的通用输出和输入模式，通用输入和输出引脚分为不同的组。
4.功能概述
由于在STM32控制器上应用了72 MHz CPU，因此无法实现等待。在数据处理过程中，不需要额外的响应时间，并且可以在单个循环中完成乘法和除法。 MCU的gpio接口非常丰富，引脚数可以是114.其中，SV兼容的通用I / O接口数量为80，因此STM32控制可以处理多个5V模块。此外，还配置了16个外部中断，并在内部总线上安装了两个12位模拟适配器，以维护对数据的访问并获取多个数据。温度传感器内部也很紧凑。在处理器模式方面，STM32是一种ARM型处理器，在常规微控制器的各个方面都具有最佳性能。集成了高级定时器，通用定时器和基准时间之间的精确控制，总共七个。在终端连接过程中，集成SPI接口，USB接口， USART接口等，使大多数接口协议芯片能够无缝地传递信息。此外，DMA直接访问日志也集成在微控制器中。当数据传输到处理器时，它不占用CPU处理时间，从而提高了单片机微机的整体工作效率。
Key words: STM32 single chip microcomputer; Gas monitoring; system design 目 录
引 言 2
一、系统硬件设计
3
（一）系统总体方案 3
（二）主控制模块设计 3
1.系统架构 4
2.I/O模式和速率选择 4
3.GPIO模式配置 4
4.功能概括 5
（三）基本外围电路 5
1.NandFlash存储 5
2.时钟电路 6
3.复位电路 7
（四）数据采集电路 7
（五）声光报警电路 8
二、系统软件设计 10
（一）系统软件架构 10
（二）应用软件的设计 11
1.数据采集 11
2.通风机转速的控制 12
3.现场信息显示 12
4.声光报警 12
三、实物的安装与调试 14
四、总结 16
参考文献 17
致谢 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
附录一原理图 19
引 言
为解决煤矿瓦斯监测系统存在的主要问题，文章在STM32基础上设计了一套煤矿瓦斯监测预警系统。由于ARM的高度集成，芯片上的资源非常丰富，系统的整体电路设计相对简单，具有良好的可扩展性和稳定的性能。STM32专为低功耗，低成本和高性能应用而设计。根据不同的架构，STM32可以分为许多不同的产品。 在STM32微控制器中，采用了先进的ARM架构。 它的性能和功率控制是最好的。
一、系统硬件设计
（一）系统总体方案
典型的气体监测系统通常包括地面站，地下观测站，通信系统，各种传感器和现场设备。每个传感器将收集的数据传送到监控站进行处理，然后根据收集的数据值和气体浓度预测值彻底控制相应的状态。可以基于子站获得的状态显示现场投影仪和警报。同时，也可以通过控制风扇来控制气体浓度警告的结果。首先，根据判定结果，逆变器的输出频率可以得到三个结果，这是正常的，轻的和危险的。然后，适配器根据三种不同的结果控制风扇速度。如系统结构图1所示，监测站是天然气控制系统的基本组成部分。主控芯片STM32F103ZE（T6），外部扩展存储器，不同传感器，LCD屏都是二级控制站的重要组成部分。传感器模块监测的参数包括风速，气体浓度，温度等。模拟通道操作8个通道，其余8个通道是用于切换和多路复用的输入通道。通过在监测站引入神经网络来预测气体浓度，监测站的警报能力得到了提高。
图一 硬件系统框图
主控制模块设计
在整个控制系统中，主控制单元是主要设备并起着关键作用。主控制台不仅为电路提供时间和脉冲，还负责查询每个传感器的工作状态，执行数据处理任务，随时接受主机指令以及完成相关过程。简而言之，主控制单元具有以下要求：主控制单元必须具有高可靠性和稳定性。在复杂的矿井环境中，主控制装置的可靠运行是确保气体控制系统正常运行的基础。主控制器必须能够以高速处理数据。监控系统将许多功能集成到主控制台中。主控制单元必须满足高速和高精度要求，以确保系统的实时性和准确性。简而言之，系统主控制台的CPU使用STM32F103微控制器。与传统的16位微芯片相比，其性能更好，芯片上的资源丰富，满足气体控制系统的要求
1.系统架构
STM32微控制器的开发和应用在过去成功取代了低端微控制器。它是一种新型的高速处理器。它具有丰富的内置资源，集成了高级定时器和12位，并包含一个新的嵌入式应用程序内核。在STM32 MCU中，根据存储空间的大小和密度的使用和谐能量，可分为一般用途和增强型。 微测量仪的单色时钟可以达到72 MHz的最高频率，性能非常好。 在两种不同类型的STM32微控制器中，设置了相应的闪存。 不同之处在于外围接口模式和容量不同。
2.I/O模式和速率选择
使用编程，STM32控制器可以输出不同的输出功率，如50 MHz，10 MHz和2 MHz。通过增加与GPIO端口对应的内部电路速度，可以提高微控制器的输出速度。 在GPIO速率确定期间可以使用程序模式日志。在STM32 MCU的GPIO输入模式下，它主要包括浮动输入模式，下拉输入模式，拖动输入模式和模拟输入模式。 在输出模式下，它主要包括双开输出模式，拉出输出模式，多批量输出模式和开放放电输出模式。
3.GPIO模式配置
在STM32 MCU模式配置中，可以使用相关软件配置8种不同的模式。为了实现MCU中的通用输出和输入模式，通用输入和输出引脚分为不同的组。
4.功能概述
由于在STM32控制器上应用了72 MHz CPU，因此无法实现等待。在数据处理过程中，不需要额外的响应时间，并且可以在单个循环中完成乘法和除法。 MCU的gpio接口非常丰富，引脚数可以是114.其中，SV兼容的通用I / O接口数量为80，因此STM32控制可以处理多个5V模块。此外，还配置了16个外部中断，并在内部总线上安装了两个12位模拟适配器，以维护对数据的访问并获取多个数据。温度传感器内部也很紧凑。在处理器模式方面，STM32是一种ARM型处理器，在常规微控制器的各个方面都具有最佳性能。集成了高级定时器，通用定时器和基准时间之间的精确控制，总共七个。在终端连接过程中，集成SPI接口，USB接口， USART接口等，使大多数接口协议芯片能够无缝地传递信息。此外，DMA直接访问日志也集成在微控制器中。当数据传输到处理器时，它不占用CPU处理时间，从而提高了单片机微机的整体工作效率。
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