车载市政管网燃气泄漏报警系统设计（有完整资料）-开发者社区

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编号：

T1162305M

设计简介：

本设计是基于STM32的车载市政管网燃气泄漏报警系统，主要实现以下功能：

1、采集烟雾浓度和温度；
2、可通过按键设置烟雾阈值；
3、当检测到的烟雾大于烟雾阈值，指示灯 (两个)红灯-->1s间隔闪烁 (报警)绿灯，蜂鸣器报警；
4、同时可以查看电机的转速；
5、可通过WIFI把数据上传到云平台来查看；

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）、烟雾传感器（MQ-2）、霍尔传感器（3144E）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：有源蜂鸣器、发光二极管
人机交互：独立按键
通信模块：WIFI模块（ESP8266-12F）

标签：STM32F103C8T6、OLED12864、DS18B20、MQ-2、3144E、有源蜂鸣器、发光二极管、独立按键、ESP8266-12F

题目扩展：车载控制系统、空气质量监测系统

基于STM32的车载市政管网燃气泄漏报警系统可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分

数据处理：STM32单片机接收MQ-2烟雾传感器、DS18B20温度采集模块和转速检测模块的数据，进行实时处理。
逻辑判断：根据预设的烟雾浓度阈值，判断当前环境是否安全。
输出控制：根据判断结果，控制OLED显示模块显示信息，驱动MX1508直流电机驱动芯片启动或停止电机，触发蜂鸣器和LED灯报警，以及通过ESP8266 WIFI模块上传数据到阿里云。

输入部分

MQ-2烟雾传感器：用于检测当前环境中的烟雾浓度，是判断燃气是否泄漏的关键指标。
DS18B20温度采集模块：获取当前环境温度，虽然与燃气泄漏的直接检测关系不大，但可作为辅助信息提供参考。
转速检测模块（在此设计中可能用于监测车载设备的运行状态，如风扇或泵的转速）：监测特定设备的转速，确保设备正常工作。
独立按键：用于用户交互，如切换OLED显示模块的界面，控制电机的开关，以及设置烟雾浓度的阈值。
供电电路：为整个系统提供稳定的电源，确保各模块能够正常工作。

输出部分

OLED显示模块：实时显示系统名称、当前温度、烟雾浓度、转速以及设置的烟雾浓度阈值，方便用户随时查看。
MX1508直流电机驱动芯片：通过控制电机的转动，可以执行如关闭燃气阀门等紧急操作（在此设计中，电机的具体用途需根据实际应用场景确定）。
蜂鸣器：当烟雾浓度超过预设阈值时，蜂鸣器会发出报警声，提醒用户注意。
LED灯（红、绿灯）：当烟雾浓度超过阈值时，红灯和绿灯会以一定的频率间隔闪烁，作为视觉报警信号。
ESP8266 WIFI模块：将实时数据上传到阿里云，用户可以通过手机APP远程查看数据，实现远程监控和管理。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是温度传感器，用的是防水的DS18B20测得温度。第五部分是六个独立按键模块。第六部分为蜂鸣器。第七部分是MX1508直流电机驱动芯片。第八部分是WiFi模块，先焊接一个6Pin的排母，将WiFi模块先焊接在转接板上，在将转接板插入排母中。第九部分是烟雾传感器。下图5-1为焊接完的整体实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 WiFi模块联网

先把它需要连接网络（注意是2.4G频段的网络）的名称改成大写的英文字母“WIFI”，密码设置为“123456789”,如果是用手机开热点的话，在给电路板通电之前，手机最好处于开热点的界面，特别是苹果手机。一切准备好之后，给电路板通电，WiFi模块上面的蓝色指示灯会闪，说明正在进行联网，在联网过程中OLED显示屏不显示，联上网之后，OLED显示屏开始显示，程序开始运行。如图5-2所示，

图5-2配网图

5.3 烟雾超过阈值实物测试

如图5-4所示，当我们检测烟雾值大于我们设置的阈值，蜂鸣器报警，报警灯闪烁。

图5-4烟雾超过阈值实物图

5.4 设置阈值实物测试

如图5-5所示，按下第一个按键切换到设置阈值界面，按下第二个按键，阈值加一，按下第三个按键阈值减一。

图5-5设置阈值实物图

5.5 测速实物测试

如图5-6所示，我们按下按键二电机打开，将磁铁放在霍尔传感器，进行测速。

图5-6测速实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括32单片机、OLED显示屏、独立按键、LED灯、温度传感器、模拟转速的按键、蜂鸣器、模拟烟雾传感器调节的电位器和模拟WiFi模块的串口虚拟终端。

图6-1 仿真设计总图

6.2 设置阈值仿真测试

按下第一个按键切换到设置阈值界面，按下第二个按键，阈值加一，按下第三个按键阈值减一。

图6-2设置阈值试图

6.3烟雾超过阈值检测测试

当我们检测烟雾值大于我们设置的阈值，蜂鸣器报警，报警灯闪烁。

图6-3烟雾超过阈值检测测试图

6.4 测速仿真测试

如图6-4所示，我们按下第二个按键，打开电机测速，连续按下转速按键模拟仿真转速。

图6-4测速仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本设计以STM32单片机为核心控制器，构建了一个基于单片机的车载市政管网燃气泄漏报警系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成，实现了对燃气泄漏的实时监测与报警功能。中控部分采用STM32单片机，负责获取输入数据并进行处理，进而控制输出部分。输入部分包括五个模块：MQ-2烟雾传感器用于检测烟雾浓度；DS18B20温度采集模块用于获取环境温度；转速检测模块用于监测车辆速度；独立按键用于界面切换、电机开关和烟雾阈值设置；供电电路为整个系统提供电源。输出部分同样包含五个模块：OLED显示模块用于显示系统名称、当前温度、烟雾浓度和转速，以及设置烟雾阈值；MX1508直流电机驱动芯片用于驱动电机；蜂鸣器在烟雾超过阈值时进行报警；两个LED灯（红、绿）在烟雾超标时进行间隔闪烁警示；ESP8266 WIFI模块连接阿里云，用户可通过手机APP远程查看数据。本设计通过集成多种传感器和执行器，实现了对燃气泄漏的实时监测与报警，提高了市政管网的安全性和可靠性。

关键词：STM32单片机；燃气泄漏报警；MQ-2传感器；OLED显示；WIFI模块