智厨房安全检测仪设计实现
摘
着时代发展科学进步安全方面关注越越尤厨房安全方面重视厨房安全事频发现厨房安全关重环例厨房温度高烟雾太干扰体呼吸功燃气体泄露导致火灾甚爆炸事电路电线安全问题等等系列隐患事尤火灾事频繁发生防止事发生设计系统文通STM32F103单片机核心系统进行厨房温度检测烟雾浓度检测报警功时实现动动作功安全事进行处理系统包含温度检测电路烟雾检测电路声光报警电路键控制电路显示电路水泵控制电路等系统通硬件电路设计软件程序撰写设计信息采集处理通STM32F103单片机芯片完成险情发生者发生时候系统发出警报时厨房事进行处理保障生安全设备安全更安全进入厨房工作
关键词：厨房安全报警器STM32F103单片机智化
Abstract
With the development of the times and the advancement of science people pay more and more attention to safety especially the importance of kitchen safety In today＇s kitchen safety incidents kitchen safety is a vital part For example the temperature in the kitchen is too high the smoke is too much to interfere with the breathing function of the human body the leakage of flammable gas causes fire and even explosion accidents and the safety of circuit wires and the like and a series of hidden accidents especially fire accidents occur frequently In order to prevent these accidents from happening a system was designed This article adopts the STM32F103 singlechip microcomputer as the core system mainly for temperature detection smoke concentration detection and alarm function in the kitchen At the same time it can also realize the automatic action function to deal with safety accidents The system includes temperature detection circuit smoke detection circuit sound and light alarm circuit button control circuit display circuit and water pump control circuit The system through the hardware circuit design and software programming and design the information collection and processing through the STM32F103 microcontroller chip to complete When the danger is about to happen or is about to happen the system will issue an alarm to deal with accidents in the kitchen in time to ensure people＇s life safety and equipment safety so that people can enter the kitchen safely
Key Words：Kitchen safety alarm STM32F103 single chip microcomputerintelligent
目录
第章 引言 5
11 选题意义 5
12 国外现状研究 5
13 设计目标容 5
14 设计方案 6
第二章 硬件设计部分 8
21 单片机系统 8
22烟雾检测采集电路 10
23温度采集电路 11
24显示电路 12
25声光报警电路 15
26 键电路 17
27水泵控制电路 17
28 章结 18
第三章 软件设计部分 20
31 软件介绍 20
32 程序设计部分 21
33报警程序设计流程图 22
34 电源模块软件设计 22
35 章结 24
第四章 调试 25
41 硬件调试调试中遇问题 25
42软件调试 25
43 实物展示 27
44章结 29
第五章 结 31
51总结 31
52展 31
参考文献 32
致谢 33
第章 引言
11 选题意义
伴着时代发展科学进步安全方面关注越越尤厨房安全方面重视厨房安全事频发现厨房安全关重环基础厨房安全检测想法诞生目通检测厨房容易发生安全隐患例厨房温度高烟雾太干扰体呼吸功燃气体泄露导致火灾甚爆炸事电路电线安全问题等等系列隐患事尤火灾事频繁发生检测发生否报警严重时候采取必动作阻止事发生保障厨房员安全设备安全令安全事发生时候会全然知安全保证够安心厨房进行工作
12 国外现状研究
121国研究现状
年厨房安全事频发常听闻燃气泄漏火灾爆炸等事厨房发生国厨房安全重视越越开始研究智厨房安全国前事关注程度够导致项目站站相落然年国奋起直追品牌例海尔美苏宁等电器厂商纷纷投入力物力进行方面研究时国研究院进行研究发展方面总算点起色
122 国外研究现状
1963年5月日新宇宙电气公司开发第接触气体泄漏警报通18月技术改革改良够检测气体外引入新代警报器够检测余气体氧化碳厨房浴室安全检测1969年2月技术持续进步日研制出世界第台半导体气体泄漏报警器半导体报警器接触式燃烧装置更灵敏成更低寿命更长应前景更广阔1981年2月量避免火灾爆炸发生量避免火灾爆炸发生日制定项规定规定必须居民区公寓旅馆安装煤气泄漏报警器1983年11月日静冈县家娱乐场家餐馆发生瓦斯爆炸14死亡27受伤观日历史起较严重液化石油气爆炸事起事引起日政府全日民高度关注日政府介入日液化石油气企业液化石油气安全进行重点督查力推进燃气泄漏报警1986年5月日制定推广安全装置基准美国16州立法求住宅公寓安装煤气泄漏报警器50年蓬勃发展日仅气体报警性测试方面更加安全气体传感器开发技术方面日益成熟项技术方面日直站国际社会前列生产企业日政府力提倡瓦斯警报瓦斯爆炸事率远低欧美发达国家
13 设计目标容
根课题设计求文次介绍基单片机厨房安全检测系统厨房利种传感器检测温度情况烟雾浓度转化信号传输芯片预设值进行判断否报警发出警报时控制继电器实现动作控制事者降低灾害影响
系统具两检测功温度烟雾浓度时具备灯光报警声音报警继电器动作控制水泵元件工作等功次设计分两部分硬件方面设计软件程序面设计控芯片采STM32编程语言采C语言写程序成品体分成1602液晶显示器温度检测模块烟雾浓度检查模块灯光蜂鸣报警模块钮控制模块继电器驱动水泵编程通C语言编译接着生成HEX文件通编码载器载STM32芯片中紧接着Proteus软件功模拟确保功正确完成
14 设计方案
设计流程框图图11示重决定微处理器型号现考虑AT89C51芯片者STM32F103C8T6芯片
AT89C51芯片芯片相脚较少实现功数量会变少储存量4K字节执行庞功时会导致储存量足出现错误现象发生STM32F103芯片会存种现象STM32F103系统列单片机相系列单片机具优点目前说STM32F103单片机教程资源相芯片较功运行速度较快STM32F103系列单片机程序提供串口载起较方便STM32F103单片机部专门设置门狗电路令抗干扰力变十分强综合述种种点设计选STM32F103芯片
图11
STM32F103C8T6块芯片次设计芯片里面存64KFLASH程序存储器芯片数处理功数字温度传感器DS18B20MQ2烟雾传感器完成两传感器收集数进行分析判断处理根数特定条件传送电源指示灯蜂鸣器继电器判定否动作整系统设计分两块第方面硬件电路图设计第二方面软件程序语言编程设计硬件电路图设计里面灯光蜂鸣报警控制电路温度烟雾浓度收集电路实时数显示电路操作电路动作控制电路程序语言编程设计包括体总控制程序温度烟雾情况收集程序电源指示器显示程序驱动输出动作程序均基础C语言系统编程实现
第二章 硬件设计部分
硬件电路系统工作载体单芯片微型计算机系统灯光蜂鸣报警控制电路温度烟雾浓度收集电路实时数显示电路操作电路动作控制电路等烟检测采集电路温度采集电路实现信号采集显示模块水泵控制声光报警钮控制电路实现机话
21 单片机系统
次设计采单片机系统图
图21 单片机
次设计方面选择修改选择STM32F103C8T6较完善芯片stm 32f103 c8t6 mcu32位元微控制器512k位元组快闪记忆体基手臂核心SRAM 容量达64KB供电正常电压范围20V36V里面含复位键拥睡眠停机机等省电模式实现芯片低功耗求
中复位电路芯片工作状态出现问题时候保证回原始状态电路首先复位信号单片机通电时候产生然该信号进行传输复位电路开始启动芯片原开始工作状态芯片正运行工作程中假外界素干扰出现出错情况者执行程序出现障时候工复位钮时候单片机会重新开始执行原始程序时钟结束工作2周期高电信号会RESET端输出时候复位成功般说复位模式两种第种通电动复位模式第二种通键工复位工键复位电路设计电路板存专门复位键
单片机微控制器包含40千赫RC振荡器工厂调谐8 MHzRC振荡器校准32 kHzRTC振荡器提供CPU时钟PLL存机睡眠关机三种模式三种模式保证芯片较低功率损耗 外STM32 MCU具三12位模数转换器电压变换范围036V具三倍采样性保持功 MCU具备51功5V兼容I O端口 切I O端口通16外部进行中断 时MCU具11功定时器中416位普通定时器216位6通道高级控制定时器2门狗定时器1系统定时器216位基定时器
次设计选单片机STM32F103 硬件资源：
1STM32F103C8 芯片片
2贴片 8M 晶振（通芯片部 PLL 高达 72M）ST 官方标准参数
3LM111733V 稳压芯片提供电流数值 800mA
4USB 接口系统版供电
5复位钮
6标准 JTAG 载口支持 JLinkSTLink
7BOOT 选择端口
8IO 扩展排针 20pin x 2
9电源指示灯 1
10功指示灯验证 IO 口基功
11串口载接口方便 5V 开发板连接串口载程序
12尺寸：64mm X 364mm
13高性爱普生32768H晶振价格直插晶振10倍价格易起
振
1420K RAM64K ROM TQFP48 封装
22烟雾检测采集电路
MQ2传感器功检测烟雾通信息采集收集种烟雾浓度电压值样方便设置需烟
浓度报警值电路图图22示
图22 烟雾浓度采集电路
MQ2烟雾传感器5V直流电压环境正常MQ2传感器特殊双路信号输出第TTL电输出二模拟量输出模拟量输出范围05V电压烟雾浓度成正关系TTL输出显示低电时候效信号具快速恢复特性燃气烟雾浓度等十分良灵敏度传感器相传感器相说MQ2传感器寿命较长性更加稳定探测范围十分广泛驱动十分简单方便
23温度采集电路
DS18B20温度传感器温度采集电路实现功该传感器第引脚接第二引脚进行数输入输出功接47K拉电阻第三引脚接电源VCC电路图13示
图23 温度测量电路
DS18B20数字温度计提供912摄氏度温度测量编程报警高电低电触发会功率损耗发生变化 DS18B20传输信息利单线接口进行CPU间存接连接温度测量范围40~+120°C误差百分五 精确范围 10°C+85℃外DS18B20需外部电源供电
DS18B2064位序列号重复单总线连接着DS18B20想法行简单单片机控制穿前期进行范围检测利点建筑物HVAC环境控制仪器机械温度检测等等系列方面着良
图24 DS18B20
图24DS18B20框架图中两字节温度寄存器高速寄器里存储输出数外高速寄存器够予应温度报警值寄存器（thtl）字节配置寄存器配置寄存器设定4精度位THTL属非易失性擦程序寄存器（）便出现突发情况存储里面数直存
DS18B20适12位温度数采集转换中16位数补码定义2芯片中代表字母S作字符位余＼＼ R ＼＼ n完成12位数转换温度传感器中储存备份缓存RAM中等步调二进制数表示中前面5位数表征位字符位采集温度超0全部写入0采集温度0该5位数字全1助00625完成真实值计算
DS18B20工作程
l DS18B20进行初始化配置
l 利运存指令完成数交互调
l 功指令相关采集温度数
控单元助存储模块温度传感器采集数进行读取调功指令完成数格式调整
a．初始化：
温度传感器采集数起始节点初始化序列运行状态DS18B20输入脉响应进行应答控模块样会反馈确保数收发准确性
b ROM命令：
传感器周期运行代码信息定义ROM指令便机设备通信
c 功命令：
控单元助功指令存储模块数进行读取调功指令完成数格式调整
24显示电路
显示屏1602 LCD LCD1602意思LCD模块显示两行数行16字符 点阵LCD模块显示字母数字符号等 5 * 75 * 11点阵字符位构成点阵字符位表示着字符显示 字符模块模块重量轻体积功耗低强命令功简单方便接口宽工作温度高性相具许优点
图25
1602LCD技术参数：
显示容量字符
芯片工作电压工作电流
模块佳工作电压
字符尺寸
引脚功说明
第1脚：电源
第2脚5V正电源连接
第3脚：VLLCD调节度端口 度高时候接时候反低时候接正电源时度太高时会会导致重影现象发生控制度选择加入10K电位器控制度
第4脚：rs寄存器选择
第5脚：RW条读写信号线高电代表读取低电表示写入RSRW较低时写指令显示址rs低w高读取信号RS值较高时RW值较低写入数
第6脚：端E端 电高变低LCD模块会工作
第 714脚d0d7条8位双数线
第15脚：背光源正极
第16脚：背光源负极
指令功说明
1602液晶模块包含字符显示点阵字符仅涵盖数字包含字母者符号等A代表01000001B该字符发送显示模块显示模块收01000001B字符终液晶显示器会输出A
1602显示单元包含11控制指令具体表2：
指令1：显示容进行清空处理
指令2：显示光标复位操作
指令3：液晶显示调整ID模式
指令4：线路开关显示
指令5：数移位进行读取操作
指令6：功指令DL
指令7： 运存指针设定
指令8：DDRAM
指令9：完成信号读取显示BF
指令10：采集信号写入
指令11：采集信号读取
LCD1602注意事项
1请勿弯曲金属框架定位销否会影响LCD驱动电路间接触导致障
2请勿金属框架否导电橡胶会变形效
3cmos电路防静电损伤模块环境湿度45ccrh效工作
4软布溶剂(异丙醇乙醇)轻轻擦拭清洗模块代水酮芳烃
5存储时候LCD置高湿高温阳光环境
6 超出参数时应模块
25声光报警电路
251蜂鸣器报警电路
蜂鸣器报警电路功实现简单蜂鸣器1端连接VCC2端通连接三极接述三极基极连接连接微控制器STM32PB0控制蜂鸣器否具报警电阻器说PB0高电三极处导通状态时两端相直接接循环形成蜂鸣器开始工作反PB0传输信号低电时三极截止状态法形成回路蜂鸣器法工作
图26 声音报警电路图
252指示灯报警电路
指示灯报警电路通33V电源连接指示灯等时串联限流电阻通PB11PB12两端口检测温度烟雾浓度采集信息通单片机反馈预设值进行较决定两电路指示灯否报警发光PB11连接低电时指示灯工作正常连接高电左端高电指示灯工作理PB12端PB11端样工作原理
图27 光报警电路图
26 键电路
键电路十分简单明三键（增加键减少键设置键）三键位分单片机芯片PB13PB14PB15口相连接
控制数值变化调节
图28 键控制电路图
27水泵控制电路
水泵开关继电器控制PB10输出信号高电时三极截止时继电器线圈处常闭端口继电器动作PB10输出信号低电时三极导通相开关闭合时继电器动作继电器常闭端断开水泵开始工作中电阻R8时限流电阻电容C2保护水泵
图29 水泵控制电路
继电器基原理铁芯线圈衔铁接触弹簧等基构成电磁继电器新泉两侧存点电压时候线圈会出现定电流产生电磁作电枢克服复位弹簧针电磁吸引力核心中张力驱动电枢动态接触接合述固定触点（通常开放式接触）旦切断线圈电磁吸引力会马消失时弹电枢会返回初始位置弹簧反作力释放移动触点原始静触点（常闭触点）通种方式电路中实现导通断开目
28 章结
章介绍厨房智安全检测硬件设计中电路点图实现功硬件电路确保厨房智安全检测正常运行基础通显示电路烟雾温度检测电路键控制电路声光报警电路水泵控制电路电源电路等统筹工作实现厨房安全智检测仪温度检测检测烟雾驱动水泵工作等功
第三章 软件设计部分
31 软件介绍
311 Keil C51介绍
美国制造出51系列兼容C语言变成开发软件汇编较具灵活性强简单易学等优点正易学 Keil提供完整开发解决方案包括C编译器宏组件链接器库理强仿真器调试器通集成开发环境（μVision）进行组合
keil c51软件提供丰富库功强集成开发调试工具全窗口接口重问题需查编译汇编代码Keil优点KeilC51开发系统部分功法面详细描述
该工具包C51整体结构μVisionISHELL C51 for WindowsDOS集成开发环境（IDE）完成编辑整发展程编译连接调试仿真开发者IDE身编辑编辑C汇编源文件然分生成C51C51编译器象文件（obj）目标文件通LIB51创建产生库文件L51连接库文件定位生成绝目标文件（腹肌）abs文件oh 51转换标准十六进制文件供调试器dspie51tspie51源代码级调试仿真器直接调试直接写入程序存储器诸EPROM
独立Keil仿真器时注意事项
*模拟器标配110592MHz晶体振荡器户模拟器晶体插孔交换晶体振荡器
*仿真器重置钮重置模拟器芯片重置目标系统
*仿真芯片31引脚（ea）已连接高电片读存储器仿真模拟器外部引脚31引脚没连接仿真芯片31引脚模拟器然外部读存储器（CPUea引脚con）插入目标系统连接低水）
312 protues 介绍
proprous软件英国劳氏电子公司制造软件着EDA具通仿真功模拟微控制器外围设备目前模拟微控制器外围设备佳工具国起步较晚直SCM爱者进行SCM工作线员重视蛋白石全球负盛名种eda工具（模拟软件）原理规划代码调试直电路协仿真pcb设计完成概念产品利研发截天全球首综合电路仿真软件PCB设计软件虚拟模型仿真软件台够支持16182430DsPIC 33AVR 2010年添加系列处理器时断加入余类型处理器编译够支撑等软件编译 软件工具差异交互式电路仿真外围电路等
32 程序设计部分
程序设计流程图
图31 程序流程图
整报警系统工作中系统初始化（开机）通设置键调节温度烟雾浓度限值然周围环境数值利温度传感器烟雾浓度传感器采集传感器处理传输数接着进行分析处理接着系统判断否报警程序包括液晶显示屏显示功报警浓度设定功蜂鸣器电源指示灯构成声光警报功更加完美员会存困扰
33报警程序设计流程图
触发报警流程图示果采集烟雾浓度温度值开始设定值相较意超出设置值蜂鸣器指示灯发出警报声烟雾浓度温度均超出限蜂鸣器指示灯发出警报时继电器开始工作开水泵水泵开始执行命令
图32 报警流程图
34 电源模块软件设计
电源模块智厨房安全检测系统模块功实现提供稳定效工作电压整系统动力源泉电源系统采DC电源插口连接方式USB数连接方式提供供电图33示DC电源1端通连接锁开关接VCC电源2端3端接样形成控电源回路方便快捷明
图33 电源图
电源模块具体控制操作流程图图34 示
图34 电源流程图
35 章结
章介绍软件方面设计程流程图程序工作流程报警工作流程介绍较细致介绍系统报警模块工作程
第四章 调试
41 硬件调试调试中遇问题
第步目视检查 该MCU应系统电路手工焊接孔板焊点应该仔细检查检查出现虚焊漏焊等问题
第二步测试万表首先检查万表视觉检查认疑电线触点检查通 断状态出现差错然检查否接短路
第三步通电检查实物通电时首先检查器件引脚电源端子否存正常工作电压述接端子否正确接确定否固定水销水正确
调试硬件电路时候遇问题麻烦组件首次焊接完毕准备进行调试发现正极负极引脚太时太容易连接电源应该犯错误粗心造成必通三思行做事情没点草率否会浪费时间精力
42软件调试
该设计C语言操作控制述单芯片微型计算机容易理解阅读通编写程序调试Keil C51软件首先烧显示程序该显示器正常工作指令程序调试时发现错误导致电路功没充分发挥外软件程序延迟太长太短调试解决程序面错误设想功实现
图41 调试图
43 实物展示
次设计元件：水泵+30CM水470uF电解电容IN4007IN5822电源接口DC5V黄色6腿继电器3mm红色LED104瓷片电容键蜂鸣器LCD显示屏+16P排座8050三极330欧电阻3K电阻1K电阻47 欧1W功率电阻MQ2烟雾传感器+白底座锁开关STM32F103系统模块+21*20P排座DS18B20温度传感器等板子通焊丝进行焊接成果图
图51 成果图
板子接通电源予供电开关键芯片Power指示灯点亮处准备工作状态时显示屏温度烟雾浓度显示图52显示
图52 通电图
先进行设置报警装置设置限值通键进入设置界面三键进行调试设置想限图55示
图53 界面设置图
温度达报警限值时候左边指示灯发光蜂鸣器发出警报理烟雾浓度达限时右侧指示灯点亮发出红光蜂鸣器会报警图53 图54示
图54温度报警图 图55 烟雾报警图
温度烟雾浓度起达设置限时候两盏指示灯发光蜂鸣器会发声外继电器会种情况动作水泵进行工作实现提示报警定处理事功图56示
图56 温度烟雾报警驱动水泵图
44章结
通硬件焊接检查排焊接时候焊接障防止缺焊虚焊种必情况发生防止通电检查时应焊接失误烧毁元件种类低级失误发生程序调试编码时候注意漏某字符导致程序法实现实物调试时候预想功基实现温度检测存许误差改进
第五章 结
51总结
厨房安全智检测科技飞速发展变关重防止燃气爆炸电线老化导致火灾等事发生检测系统智处理系统会成必少存未必定会发展
文深入研究厨房安全智检测情况重点关注厨房烟雾温度检测报警技术解国外类产品优缺点情况确定较容易实现设计方案详细分析设计仪器总体设计组成部分
厨房安全智检测文设计两部分组成：烟雾信号采集电路单芯片控制电路设计标准场合成等素选MQ2型半导体电阻型烟雾传感器该传感器具宽范围烷烃烟雾具较高灵敏度种传感器时响应较迅速快速恢复运行较稳易受环境干扰
系统控制电路进行设计时采STM32F103单片机作芯片发挥出高效数分析性完善片片外围设备完成型化动化设计目该仪器结构简单性稳定体积成低温度越高反应时间越快响应时间恢复时间越快烟雾传感器需加热状态工作提升传感器响应效率确保稳运行需供5V加热电压烟雾警报范围温度工作烟雾浓度液晶1602中显示烟雾浓度达设定浓度时发出警报
52展
着生活质量步步提高厨房安全愈发重视起智厨房安全检测系统会未生活中流行开成生活部分次课题设计时间器材等方面素限制初步实现限基础功更完善厨房安全检测系统功提出点设想研究方面开始展开
（1） 原基础增加更功增加控制摇臂系统厨房发生燃气泄漏情况动启动然摇臂动作切断燃气供应开排风扇窗口进行通风防止煤气中毒
（2） 设置总电源控制系统发现厨房电源漏电现象时候动切电源发出警报等等系列功
（3） 厨房安全检测系统入线网络中家中发生安全隐患时候碰巧家中时者动解隐患功障时通线数传输者通讯工具手动解隐患
（4） 采语音播报指示系统家中存老时面发生事知处理时通播报系统进行工处理
参考文献
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着时代发展科学进步安全方面关注越越尤厨房安全方面重视厨房安全事频发现厨房安全关重环例厨房温度高烟雾太干扰体呼吸功燃气体泄露导致火灾甚爆炸事电路电线安全问题等等系列隐患事尤火灾事频繁发生防止事发生设计系统文通STM32F103单片机核心系统进行厨房温度检测烟雾浓度检测报警功时实现动动作功安全事进行处理系统包含温度检测电路烟雾检测电路声光报警电路键控制电路显示电路水泵控制电路等系统通硬件电路设计软件程序撰写设计信息采集处理通STM32F103单片机芯片完成险情发生者发生时候系统发出警报时厨房事进行处理保障生安全设备安全更安全进入厨房工作
关键词：厨房安全报警器STM32F103单片机智化
Abstract
With the development of the times and the advancement of science people pay more and more attention to safety especially the importance of kitchen safety In today＇s kitchen safety incidents kitchen safety is a vital part For example the temperature in the kitchen is too high the smoke is too much to interfere with the breathing function of the human body the leakage of flammable gas causes fire and even explosion accidents and the safety of circuit wires and the like and a series of hidden accidents especially fire accidents occur frequently In order to prevent these accidents from happening a system was designed This article adopts the STM32F103 singlechip microcomputer as the core system mainly for temperature detection smoke concentration detection and alarm function in the kitchen At the same time it can also realize the automatic action function to deal with safety accidents The system includes temperature detection circuit smoke detection circuit sound and light alarm circuit button control circuit display circuit and water pump control circuit The system through the hardware circuit design and software programming and design the information collection and processing through the STM32F103 microcontroller chip to complete When the danger is about to happen or is about to happen the system will issue an alarm to deal with accidents in the kitchen in time to ensure people＇s life safety and equipment safety so that people can enter the kitchen safely
Key Words：Kitchen safety alarm STM32F103 single chip microcomputerintelligent
目录
第章 引言 5
11 选题意义 5
12 国外现状研究 5
13 设计目标容 5
14 设计方案 6
第二章 硬件设计部分 8
21 单片机系统 8
22烟雾检测采集电路 10
23温度采集电路 11
24显示电路 12
25声光报警电路 15
26 键电路 17
27水泵控制电路 17
28 章结 18
第三章 软件设计部分 20
31 软件介绍 20
32 程序设计部分 21
33报警程序设计流程图 22
34 电源模块软件设计 22
35 章结 24
第四章 调试 25
41 硬件调试调试中遇问题 25
42软件调试 25
43 实物展示 27
44章结 29
第五章 结 31
51总结 31
52展 31
参考文献 32
致谢 33
第章 引言
11 选题意义
伴着时代发展科学进步安全方面关注越越尤厨房安全方面重视厨房安全事频发现厨房安全关重环基础厨房安全检测想法诞生目通检测厨房容易发生安全隐患例厨房温度高烟雾太干扰体呼吸功燃气体泄露导致火灾甚爆炸事电路电线安全问题等等系列隐患事尤火灾事频繁发生检测发生否报警严重时候采取必动作阻止事发生保障厨房员安全设备安全令安全事发生时候会全然知安全保证够安心厨房进行工作
12 国外现状研究
121国研究现状
年厨房安全事频发常听闻燃气泄漏火灾爆炸等事厨房发生国厨房安全重视越越开始研究智厨房安全国前事关注程度够导致项目站站相落然年国奋起直追品牌例海尔美苏宁等电器厂商纷纷投入力物力进行方面研究时国研究院进行研究发展方面总算点起色
122 国外研究现状
1963年5月日新宇宙电气公司开发第接触气体泄漏警报通18月技术改革改良够检测气体外引入新代警报器够检测余气体氧化碳厨房浴室安全检测1969年2月技术持续进步日研制出世界第台半导体气体泄漏报警器半导体报警器接触式燃烧装置更灵敏成更低寿命更长应前景更广阔1981年2月量避免火灾爆炸发生量避免火灾爆炸发生日制定项规定规定必须居民区公寓旅馆安装煤气泄漏报警器1983年11月日静冈县家娱乐场家餐馆发生瓦斯爆炸14死亡27受伤观日历史起较严重液化石油气爆炸事起事引起日政府全日民高度关注日政府介入日液化石油气企业液化石油气安全进行重点督查力推进燃气泄漏报警1986年5月日制定推广安全装置基准美国16州立法求住宅公寓安装煤气泄漏报警器50年蓬勃发展日仅气体报警性测试方面更加安全气体传感器开发技术方面日益成熟项技术方面日直站国际社会前列生产企业日政府力提倡瓦斯警报瓦斯爆炸事率远低欧美发达国家
13 设计目标容
根课题设计求文次介绍基单片机厨房安全检测系统厨房利种传感器检测温度情况烟雾浓度转化信号传输芯片预设值进行判断否报警发出警报时控制继电器实现动作控制事者降低灾害影响
系统具两检测功温度烟雾浓度时具备灯光报警声音报警继电器动作控制水泵元件工作等功次设计分两部分硬件方面设计软件程序面设计控芯片采STM32编程语言采C语言写程序成品体分成1602液晶显示器温度检测模块烟雾浓度检查模块灯光蜂鸣报警模块钮控制模块继电器驱动水泵编程通C语言编译接着生成HEX文件通编码载器载STM32芯片中紧接着Proteus软件功模拟确保功正确完成
14 设计方案
设计流程框图图11示重决定微处理器型号现考虑AT89C51芯片者STM32F103C8T6芯片
AT89C51芯片芯片相脚较少实现功数量会变少储存量4K字节执行庞功时会导致储存量足出现错误现象发生STM32F103芯片会存种现象STM32F103系统列单片机相系列单片机具优点目前说STM32F103单片机教程资源相芯片较功运行速度较快STM32F103系列单片机程序提供串口载起较方便STM32F103单片机部专门设置门狗电路令抗干扰力变十分强综合述种种点设计选STM32F103芯片
图11
STM32F103C8T6块芯片次设计芯片里面存64KFLASH程序存储器芯片数处理功数字温度传感器DS18B20MQ2烟雾传感器完成两传感器收集数进行分析判断处理根数特定条件传送电源指示灯蜂鸣器继电器判定否动作整系统设计分两块第方面硬件电路图设计第二方面软件程序语言编程设计硬件电路图设计里面灯光蜂鸣报警控制电路温度烟雾浓度收集电路实时数显示电路操作电路动作控制电路程序语言编程设计包括体总控制程序温度烟雾情况收集程序电源指示器显示程序驱动输出动作程序均基础C语言系统编程实现
第二章 硬件设计部分
硬件电路系统工作载体单芯片微型计算机系统灯光蜂鸣报警控制电路温度烟雾浓度收集电路实时数显示电路操作电路动作控制电路等烟检测采集电路温度采集电路实现信号采集显示模块水泵控制声光报警钮控制电路实现机话
21 单片机系统
次设计采单片机系统图
图21 单片机
次设计方面选择修改选择STM32F103C8T6较完善芯片stm 32f103 c8t6 mcu32位元微控制器512k位元组快闪记忆体基手臂核心SRAM 容量达64KB供电正常电压范围20V36V里面含复位键拥睡眠停机机等省电模式实现芯片低功耗求
中复位电路芯片工作状态出现问题时候保证回原始状态电路首先复位信号单片机通电时候产生然该信号进行传输复位电路开始启动芯片原开始工作状态芯片正运行工作程中假外界素干扰出现出错情况者执行程序出现障时候工复位钮时候单片机会重新开始执行原始程序时钟结束工作2周期高电信号会RESET端输出时候复位成功般说复位模式两种第种通电动复位模式第二种通键工复位工键复位电路设计电路板存专门复位键
单片机微控制器包含40千赫RC振荡器工厂调谐8 MHzRC振荡器校准32 kHzRTC振荡器提供CPU时钟PLL存机睡眠关机三种模式三种模式保证芯片较低功率损耗 外STM32 MCU具三12位模数转换器电压变换范围036V具三倍采样性保持功 MCU具备51功5V兼容I O端口 切I O端口通16外部进行中断 时MCU具11功定时器中416位普通定时器216位6通道高级控制定时器2门狗定时器1系统定时器216位基定时器
次设计选单片机STM32F103 硬件资源：
1STM32F103C8 芯片片
2贴片 8M 晶振（通芯片部 PLL 高达 72M）ST 官方标准参数
3LM111733V 稳压芯片提供电流数值 800mA
4USB 接口系统版供电
5复位钮
6标准 JTAG 载口支持 JLinkSTLink
7BOOT 选择端口
8IO 扩展排针 20pin x 2
9电源指示灯 1
10功指示灯验证 IO 口基功
11串口载接口方便 5V 开发板连接串口载程序
12尺寸：64mm X 364mm
13高性爱普生32768H晶振价格直插晶振10倍价格易起
振
1420K RAM64K ROM TQFP48 封装
22烟雾检测采集电路
MQ2传感器功检测烟雾通信息采集收集种烟雾浓度电压值样方便设置需烟
浓度报警值电路图图22示
图22 烟雾浓度采集电路
MQ2烟雾传感器5V直流电压环境正常MQ2传感器特殊双路信号输出第TTL电输出二模拟量输出模拟量输出范围05V电压烟雾浓度成正关系TTL输出显示低电时候效信号具快速恢复特性燃气烟雾浓度等十分良灵敏度传感器相传感器相说MQ2传感器寿命较长性更加稳定探测范围十分广泛驱动十分简单方便
23温度采集电路
DS18B20温度传感器温度采集电路实现功该传感器第引脚接第二引脚进行数输入输出功接47K拉电阻第三引脚接电源VCC电路图13示
图23 温度测量电路
DS18B20数字温度计提供912摄氏度温度测量编程报警高电低电触发会功率损耗发生变化 DS18B20传输信息利单线接口进行CPU间存接连接温度测量范围40~+120°C误差百分五 精确范围 10°C+85℃外DS18B20需外部电源供电
DS18B2064位序列号重复单总线连接着DS18B20想法行简单单片机控制穿前期进行范围检测利点建筑物HVAC环境控制仪器机械温度检测等等系列方面着良
图24 DS18B20
图24DS18B20框架图中两字节温度寄存器高速寄器里存储输出数外高速寄存器够予应温度报警值寄存器（thtl）字节配置寄存器配置寄存器设定4精度位THTL属非易失性擦程序寄存器（）便出现突发情况存储里面数直存
DS18B20适12位温度数采集转换中16位数补码定义2芯片中代表字母S作字符位余＼＼ R ＼＼ n完成12位数转换温度传感器中储存备份缓存RAM中等步调二进制数表示中前面5位数表征位字符位采集温度超0全部写入0采集温度0该5位数字全1助00625完成真实值计算
DS18B20工作程
l DS18B20进行初始化配置
l 利运存指令完成数交互调
l 功指令相关采集温度数
控单元助存储模块温度传感器采集数进行读取调功指令完成数格式调整
a．初始化：
温度传感器采集数起始节点初始化序列运行状态DS18B20输入脉响应进行应答控模块样会反馈确保数收发准确性
b ROM命令：
传感器周期运行代码信息定义ROM指令便机设备通信
c 功命令：
控单元助功指令存储模块数进行读取调功指令完成数格式调整
24显示电路
显示屏1602 LCD LCD1602意思LCD模块显示两行数行16字符 点阵LCD模块显示字母数字符号等 5 * 75 * 11点阵字符位构成点阵字符位表示着字符显示 字符模块模块重量轻体积功耗低强命令功简单方便接口宽工作温度高性相具许优点
图25
1602LCD技术参数：
显示容量字符
芯片工作电压工作电流
模块佳工作电压
字符尺寸
引脚功说明
第1脚：电源
第2脚5V正电源连接
第3脚：VLLCD调节度端口 度高时候接时候反低时候接正电源时度太高时会会导致重影现象发生控制度选择加入10K电位器控制度
第4脚：rs寄存器选择
第5脚：RW条读写信号线高电代表读取低电表示写入RSRW较低时写指令显示址rs低w高读取信号RS值较高时RW值较低写入数
第6脚：端E端 电高变低LCD模块会工作
第 714脚d0d7条8位双数线
第15脚：背光源正极
第16脚：背光源负极
指令功说明
1602液晶模块包含字符显示点阵字符仅涵盖数字包含字母者符号等A代表01000001B该字符发送显示模块显示模块收01000001B字符终液晶显示器会输出A
1602显示单元包含11控制指令具体表2：
指令1：显示容进行清空处理
指令2：显示光标复位操作
指令3：液晶显示调整ID模式
指令4：线路开关显示
指令5：数移位进行读取操作
指令6：功指令DL
指令7： 运存指针设定
指令8：DDRAM
指令9：完成信号读取显示BF
指令10：采集信号写入
指令11：采集信号读取
LCD1602注意事项
1请勿弯曲金属框架定位销否会影响LCD驱动电路间接触导致障
2请勿金属框架否导电橡胶会变形效
3cmos电路防静电损伤模块环境湿度45ccrh效工作
4软布溶剂(异丙醇乙醇)轻轻擦拭清洗模块代水酮芳烃
5存储时候LCD置高湿高温阳光环境
6 超出参数时应模块
25声光报警电路
251蜂鸣器报警电路
蜂鸣器报警电路功实现简单蜂鸣器1端连接VCC2端通连接三极接述三极基极连接连接微控制器STM32PB0控制蜂鸣器否具报警电阻器说PB0高电三极处导通状态时两端相直接接循环形成蜂鸣器开始工作反PB0传输信号低电时三极截止状态法形成回路蜂鸣器法工作
图26 声音报警电路图
252指示灯报警电路
指示灯报警电路通33V电源连接指示灯等时串联限流电阻通PB11PB12两端口检测温度烟雾浓度采集信息通单片机反馈预设值进行较决定两电路指示灯否报警发光PB11连接低电时指示灯工作正常连接高电左端高电指示灯工作理PB12端PB11端样工作原理
图27 光报警电路图
26 键电路
键电路十分简单明三键（增加键减少键设置键）三键位分单片机芯片PB13PB14PB15口相连接
控制数值变化调节
图28 键控制电路图
27水泵控制电路
水泵开关继电器控制PB10输出信号高电时三极截止时继电器线圈处常闭端口继电器动作PB10输出信号低电时三极导通相开关闭合时继电器动作继电器常闭端断开水泵开始工作中电阻R8时限流电阻电容C2保护水泵
图29 水泵控制电路
继电器基原理铁芯线圈衔铁接触弹簧等基构成电磁继电器新泉两侧存点电压时候线圈会出现定电流产生电磁作电枢克服复位弹簧针电磁吸引力核心中张力驱动电枢动态接触接合述固定触点（通常开放式接触）旦切断线圈电磁吸引力会马消失时弹电枢会返回初始位置弹簧反作力释放移动触点原始静触点（常闭触点）通种方式电路中实现导通断开目
28 章结
章介绍厨房智安全检测硬件设计中电路点图实现功硬件电路确保厨房智安全检测正常运行基础通显示电路烟雾温度检测电路键控制电路声光报警电路水泵控制电路电源电路等统筹工作实现厨房安全智检测仪温度检测检测烟雾驱动水泵工作等功
第三章 软件设计部分
31 软件介绍
311 Keil C51介绍
美国制造出51系列兼容C语言变成开发软件汇编较具灵活性强简单易学等优点正易学 Keil提供完整开发解决方案包括C编译器宏组件链接器库理强仿真器调试器通集成开发环境（μVision）进行组合
keil c51软件提供丰富库功强集成开发调试工具全窗口接口重问题需查编译汇编代码Keil优点KeilC51开发系统部分功法面详细描述
该工具包C51整体结构μVisionISHELL C51 for WindowsDOS集成开发环境（IDE）完成编辑整发展程编译连接调试仿真开发者IDE身编辑编辑C汇编源文件然分生成C51C51编译器象文件（obj）目标文件通LIB51创建产生库文件L51连接库文件定位生成绝目标文件（腹肌）abs文件oh 51转换标准十六进制文件供调试器dspie51tspie51源代码级调试仿真器直接调试直接写入程序存储器诸EPROM
独立Keil仿真器时注意事项
*模拟器标配110592MHz晶体振荡器户模拟器晶体插孔交换晶体振荡器
*仿真器重置钮重置模拟器芯片重置目标系统
*仿真芯片31引脚（ea）已连接高电片读存储器仿真模拟器外部引脚31引脚没连接仿真芯片31引脚模拟器然外部读存储器（CPUea引脚con）插入目标系统连接低水）
312 protues 介绍
proprous软件英国劳氏电子公司制造软件着EDA具通仿真功模拟微控制器外围设备目前模拟微控制器外围设备佳工具国起步较晚直SCM爱者进行SCM工作线员重视蛋白石全球负盛名种eda工具（模拟软件）原理规划代码调试直电路协仿真pcb设计完成概念产品利研发截天全球首综合电路仿真软件PCB设计软件虚拟模型仿真软件台够支持16182430DsPIC 33AVR 2010年添加系列处理器时断加入余类型处理器编译够支撑等软件编译 软件工具差异交互式电路仿真外围电路等
32 程序设计部分
程序设计流程图
图31 程序流程图
整报警系统工作中系统初始化（开机）通设置键调节温度烟雾浓度限值然周围环境数值利温度传感器烟雾浓度传感器采集传感器处理传输数接着进行分析处理接着系统判断否报警程序包括液晶显示屏显示功报警浓度设定功蜂鸣器电源指示灯构成声光警报功更加完美员会存困扰
33报警程序设计流程图
触发报警流程图示果采集烟雾浓度温度值开始设定值相较意超出设置值蜂鸣器指示灯发出警报声烟雾浓度温度均超出限蜂鸣器指示灯发出警报时继电器开始工作开水泵水泵开始执行命令
图32 报警流程图
34 电源模块软件设计
电源模块智厨房安全检测系统模块功实现提供稳定效工作电压整系统动力源泉电源系统采DC电源插口连接方式USB数连接方式提供供电图33示DC电源1端通连接锁开关接VCC电源2端3端接样形成控电源回路方便快捷明
图33 电源图
电源模块具体控制操作流程图图34 示
图34 电源流程图
35 章结
章介绍软件方面设计程流程图程序工作流程报警工作流程介绍较细致介绍系统报警模块工作程
第四章 调试
41 硬件调试调试中遇问题
第步目视检查 该MCU应系统电路手工焊接孔板焊点应该仔细检查检查出现虚焊漏焊等问题
第二步测试万表首先检查万表视觉检查认疑电线触点检查通 断状态出现差错然检查否接短路
第三步通电检查实物通电时首先检查器件引脚电源端子否存正常工作电压述接端子否正确接确定否固定水销水正确
调试硬件电路时候遇问题麻烦组件首次焊接完毕准备进行调试发现正极负极引脚太时太容易连接电源应该犯错误粗心造成必通三思行做事情没点草率否会浪费时间精力
42软件调试
该设计C语言操作控制述单芯片微型计算机容易理解阅读通编写程序调试Keil C51软件首先烧显示程序该显示器正常工作指令程序调试时发现错误导致电路功没充分发挥外软件程序延迟太长太短调试解决程序面错误设想功实现
图41 调试图
43 实物展示
次设计元件：水泵+30CM水470uF电解电容IN4007IN5822电源接口DC5V黄色6腿继电器3mm红色LED104瓷片电容键蜂鸣器LCD显示屏+16P排座8050三极330欧电阻3K电阻1K电阻47 欧1W功率电阻MQ2烟雾传感器+白底座锁开关STM32F103系统模块+21*20P排座DS18B20温度传感器等板子通焊丝进行焊接成果图
图51 成果图
板子接通电源予供电开关键芯片Power指示灯点亮处准备工作状态时显示屏温度烟雾浓度显示图52显示
图52 通电图
先进行设置报警装置设置限值通键进入设置界面三键进行调试设置想限图55示
图53 界面设置图
温度达报警限值时候左边指示灯发光蜂鸣器发出警报理烟雾浓度达限时右侧指示灯点亮发出红光蜂鸣器会报警图53 图54示
图54温度报警图 图55 烟雾报警图
温度烟雾浓度起达设置限时候两盏指示灯发光蜂鸣器会发声外继电器会种情况动作水泵进行工作实现提示报警定处理事功图56示
图56 温度烟雾报警驱动水泵图
44章结
通硬件焊接检查排焊接时候焊接障防止缺焊虚焊种必情况发生防止通电检查时应焊接失误烧毁元件种类低级失误发生程序调试编码时候注意漏某字符导致程序法实现实物调试时候预想功基实现温度检测存许误差改进
第五章 结
51总结
厨房安全智检测科技飞速发展变关重防止燃气爆炸电线老化导致火灾等事发生检测系统智处理系统会成必少存未必定会发展
文深入研究厨房安全智检测情况重点关注厨房烟雾温度检测报警技术解国外类产品优缺点情况确定较容易实现设计方案详细分析设计仪器总体设计组成部分
厨房安全智检测文设计两部分组成：烟雾信号采集电路单芯片控制电路设计标准场合成等素选MQ2型半导体电阻型烟雾传感器该传感器具宽范围烷烃烟雾具较高灵敏度种传感器时响应较迅速快速恢复运行较稳易受环境干扰
系统控制电路进行设计时采STM32F103单片机作芯片发挥出高效数分析性完善片片外围设备完成型化动化设计目该仪器结构简单性稳定体积成低温度越高反应时间越快响应时间恢复时间越快烟雾传感器需加热状态工作提升传感器响应效率确保稳运行需供5V加热电压烟雾警报范围温度工作烟雾浓度液晶1602中显示烟雾浓度达设定浓度时发出警报
52展
着生活质量步步提高厨房安全愈发重视起智厨房安全检测系统会未生活中流行开成生活部分次课题设计时间器材等方面素限制初步实现限基础功更完善厨房安全检测系统功提出点设想研究方面开始展开
（1） 原基础增加更功增加控制摇臂系统厨房发生燃气泄漏情况动启动然摇臂动作切断燃气供应开排风扇窗口进行通风防止煤气中毒
（2） 设置总电源控制系统发现厨房电源漏电现象时候动切电源发出警报等等系列功
（3） 厨房安全检测系统入线网络中家中发生安全隐患时候碰巧家中时者动解隐患功障时通线数传输者通讯工具手动解隐患
（4） 采语音播报指示系统家中存老时面发生事知处理时通播报系统进行工处理
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