资料查找方式：
特纳斯电子（电子校园网）：搜索下面编号即可
编号：
T1092405M
设计简介：
本设计是基于STM32的管道有害气体监测系统，主要实现以下功能：
1.可通过传感器监测烟雾浓度、甲烷、一氧化碳、二氧化碳
2.可通过显示屏显示数据
3.可通过按键设置阈值，超出阈值开启风扇并且声光报警
4.可通过WIFI模块连接云平台
电源： 5V
传感器：烟雾传感器（MQ-2）、甲烷传感器（MQ-4）、一氧化碳传感器（MQ-7）、二氧化碳传感器（SGP30）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：风扇（继电器）、有源蜂鸣器
人机交互：独立按键
通信模块：WIFI模块（ESP8266-12F）
标签：STM32、OLED12864、MQ-2、MQ-4、MQ-7、SGP30、继电器、风扇、有源蜂鸣器、独立按键、ESP8266-12F
题目扩展：空气质量监测系统、智能排风扇系统
基于 STM32 的管道有害气体监测系统设计
一、主控部分
核心：STM32 单片机功能：获取输入数据、内部处理（如判断各有害气体浓度是否超限）、控制输出部分
二、输入部分
- MQ-7 一氧化碳传感器模块：检测管道内一氧化碳（CO）浓度值
- SGP30 二氧化碳传感器模块：检测管道内二氧化碳（CO₂）浓度值
- MQ-4 甲烷传感器模块：检测管道内甲烷浓度值
- MQ-2 烟雾传感器模块：检测管道内烟雾浓度值
- 独立按键模块：用于切换显示界面、设置烟雾、甲烷、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）的浓度阈值
- 供电电路模块：为整个管道有害气体监测系统供电
三、输出部分
- OLED 显示模块：显示烟雾、甲烷、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）的实时浓度值，以及已设置的各项气体浓度阈值
- 继电器模块：当二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）、甲烷或烟雾浓度超过设定阈值时，触发继电器动作，控制通风设备启动进行通风处理
- WIFI 模块：通过该模块连接云平台，上传实时监测的气体浓度数据；同时在云平台显示报警信息，支持通过云平台远程设置各项气体浓度阈值
- 声光报警模块：当二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）、甲烷或烟雾浓度超过设定阈值时，触发声光报警
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
这是一款基于单片机的管道有害气体监测系统硬件实物。其核心是单片机最小系统，承担着数据处理与系统控制中枢的重任，协调各部分有序运作。气体检测环节配备了多个气体传感器，可精准捕捉烟雾、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等有害气体浓度变化，并将其转化为电信号传输给单片机。显示模块采用 OLED 显示屏，能清晰直观地呈现检测到的有害气体浓度数据，方便用户实时查看。通信方面，集成了 WiFi 模块，可将检测数据无线传输至手机 APP，实现远程监控。报警模块包含红色 LED、蜂鸣器等，当有害气体浓度超标时，及时发出声光警示。此外，还有继电器控制电路，用于控制风扇等外部设备，比如在报警时启动风扇通风换气；电源电路通过 Type-c 接口供电，并设有相关降压、滤波电路，保障系统稳定运行。整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 参数获取功能测试
主界面通过 OLED 显示屏呈现，清晰直观地展示了管道环境中关键有害气体的浓度数值。在界面上，明确标注并分别显示出烟雾、甲烷、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）的具体检测值。其中，烟雾数值以特定格式呈现，方便用户快速获取当前烟雾浓度情况；甲烷数值同样清晰罗列，能让使用者直观了解甲烷在环境中的含量水平；一氧化碳数值紧跟其后，以准确的数字反馈该有害气体的浓度；二氧化碳数值也在界面上清晰显示，为用户提供全面的环境气体信息。这种布局使得用户无需复杂操作，一眼便能掌握多种有害气体的实时浓度数据，有助于及时判断管道环境是否安全，当某一数值出现异常升高时，能迅速引起用户注意，以便采取相应措施，保障环境安全。参数获取功能测试图如下图 5-2 所示。
图 5-2 参数获取测试图
5.3 相关阈值设置测试
该基于单片机的管道有害气体监测系统具备阈值设置功能，可通过手机 APP 便捷操作。在手机 APP 界面上，分别设有烟雾、甲烷、一氧化碳、二氧化碳的阈值设置选项。用户能够根据实际需求和安全标准，灵活输入对应的阈值数值，比如图中甲烷阈值被设置为 52，二氧化碳阈值被设置为 1500。设置完成后，APP 通过 WiFi 模块将阈值数据传输至系统的单片机。单片机实时将传感器检测到的有害气体实际浓度值与设定的阈值进行对比判断。当检测到的某一有害气体浓度达到或超过设定的阈值时，系统会立即触发报警机制，如红色 LED 亮起闪烁、蜂鸣器发出警报声，同时可能启动继电器控制风扇等设备，进行通风换气等操作，以提醒用户环境中有害气体浓度已超标，需及时采取防护措施，保障管道环境安全。此外，OLED 显示屏也会显示相应的异常提示，方便现场人员快速了解情况。相关阈值设置测试如下图 5-3 所示：
图 5-3 相关参数设置功能测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：
图 6-1 软件界面图
6.2 参数获取功能测试
该管道有害气体监测系统通过各类传感器实时采集管道内的烟雾浓度、甲烷、一氧化碳及二氧化碳等有害气体参数，这些数据经 STM32 单片机处理后，一方面在显示屏上直观呈现，供现场查看；另一方面，系统通过 WIFI 模块将这些实时监测到的气体参数信息稳定传输至云平台，实现数据的远程上传与存储，便于后续对管道内气体状况进行远程监控和分析。参数获取功能测试图如下图 6-2 所示。
图 6-2 参数获取测试图
6.3 预警功能测试
单片机将传感器检测的有害气体浓度与设定阈值对比，若超标，立即触发报警（红灯闪烁、蜂鸣器报警），同时启动风扇通风，OLED 屏显示异常提示，提醒用户采取防护措施，保障安全。预警功能测试如下图 6-3 所示：
图 6-3 预警功能测试图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
本文设计了一款基于单片机的管道有害气体监测系统。该系统具备多项重要功能，旨在实时监测环境中如烟雾浓度、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等有害气体情况。
在气体检测方面，利用传感器模块精确且迅速地采集气体浓度数据，并传输至主控模块处理。数据显示功能通过OLED显示屏实现，界面清晰直观，便于用户实时查看环境状态。同时，借助无线通信模块达成无线数据传输，可将检测数据上传至手机APP，使用户能随时随地在手机端访问环境数据。尤为关键的是报警功能，一旦有害气体浓度超出安全阈值，系统会触发红色LED闪烁、风扇启动以及蜂鸣器发出警报声，提醒用户及时采取防护措施，保障环境安全，该系统有着较强的实用性与应用价值。
关键词：有害气体监测；单片机；OLED显示
字数：11000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3显示模块选择
2.4设备控制选择
2.5通信模块选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4 显示屏电路设计
3.5 MQ传感器电路设计
3.6 WIFI模块控制电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5处理函数流程图
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 参数获取功能测试
5.3 相关阈值设置测试
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 参数获取功能测试
6.3 预警功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
