基于单片机的厨房安全监测系统的设计与实现

功能介绍

• 以STM32/51单片机作为主控系统；
• OLED液晶显示当前检测的气体浓度，温度，是否有火等信息；
• 按键可以设置温度上限、可燃气体浓度上限；
• 当温度超过我们设置自动开启风扇进行降温；
• 当检测到天然气泄露后蜂鸣器进行声光报警，并且舵机进行控制模拟关闭阀门，开启风扇降 低气体浓度；
• 火焰传感器检测到明火时，继电器控制水泵进行灭火，并且也会控制舵机关闭天然气阀门；
• 通过ESP8266 WIFI模块把当前数据发送到手机端进行显示；
• 整个电路通过5V供电；

** 电路图**

源代码

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>//printf串口输出头文件

#define uchar unsigned char
#define ushort  unsigned int
#define uint  unsigned long

#include "lcd1602.h"
#include "uart_trx.h"
#include "eeprom52.h"

#define RATIO 800        //系数，建议选择800-1000

sbit key1 = P1^0;//加键
sbit key2 = P1^1;//减键

sbit beep = P2^0;//蜂鸣器
sbit Fan = P1^3;//风扇

unsigned char pmBuf[7] = 0;//数据接收数组
uint PM25_Value = 0;             //PM = ((pmBuf[1]<<8)+pmBuf[2])/1024*8*ratio
uint PM25_ValueMax = 200; //上限初始值

void EEPROM_WRITE()//EEPROM写入
{
        SectorErase(0x2000);//擦除扇区
      byte_write(0x2001, (PM25_ValueMax>>8)&0xFF);//存储高8位
      byte_write(0x2002, (PM25_ValueMax>>0)&0xFF);//存储低8位
      byte_write(0x2009, 111);//存储校验值
}

void EEPROM_READ()//EEPROM读出
{
        if(byte_read(0x2009)!=111)//开机检测单片机是不是第一次使用，如果不是第一次使用，则先把数据存储一遍，再读取，数据就不会乱码
        {
                EEPROM_WRITE();//存储
              delay_ms(100);
        }
        PM25_ValueMax = byte_read(0x2001)<<8 | byte_read(0x2002);//读取上限值
}

void Get_PM(void)//读取PM2.5值，具体的数据帧意思，请自行查阅芯片手册
{
    char i = 0;
    char j = 0;
    char k = 0;

      COM.RX_Cnt = 0;
    if(COM.B_RX_OK == 1)//串口数据接收完成
    {
        for(i = 0; i<8; i++)
        {
            if((RX_Buffer[i] == 0xAA)&&(RX_Buffer[i+6]==0xFF))//判断接收的数据是否正确
            {
                goto find2;
            }
        }
        goto end2;
find2:
        for(j = 0; j<7; j++)
        {
            pmBuf[j] = RX_Buffer[i+j];//数据获取
        }

        PM25_Value = (unsigned int)((pmBuf[1]*256)+pmBuf[2])*5/2048.0*RATIO;//计算PM2.5值
        COM.B_RX_OK = 0;
    }
end2:
    return;
}

void main(void)
{
    unsigned int test;

      EEPROM_READ();//开机读取存储值
    LCD_init();//1602初始化
    Uart_Init(2400);//串口初始化波特率2400
  
    LCD_write_string(0,0,"Pm2.5:    ug/m3 ");
    LCD_write_string(0,1,"PmMax:    ug/m3 ");
      //显示上限值
      LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
        LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
        LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
    while(1)
    {
            if (test ++ > 250)//大约250ms读取一次
            {
                    test = 0 ;

                    Get_PM();//获取PM2.5
                    if(PM25_Value > 999)//限值，最大999
                     PM25_Value = 999;
                    //显示PM2.5
                    LCD_write_char(7, 0, PM25_Value % 1000 / 100 + 0x30);
                    LCD_write_char(8, 0, PM25_Value % 100 / 10 + 0x30);
                    LCD_write_char(9, 0, PM25_Value % 10 + 0x30);
                    
                    if(PM25_Value >= PM25_ValueMax)//超过上限，蜂鸣器报警
                    {
                            beep = ~beep;
                          Fan = 0;
                          delay_ms(100);
                    }
                    else
                    {
                            beep = 1;
                          Fan = 1;
                    }
            }
            if(key1 == 0)//加键按下
            {
                    delay_ms(10);//消抖
                  if(key1 == 0)
                    {
                          beep = 0;
                          delay_ms(100);
                          beep = 1;
                            while(key1 == 0);
                          if(PM25_ValueMax<999)PM25_ValueMax+=10;//上限最大到999，每次加10
                          //显示
                          LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
                            LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
                            LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
                          EEPROM_WRITE();//保存
                    }
            }
            if(key2 == 0)//减键按下
            {
                    delay_ms(10);
                  if(key2 == 0)
                    {
                          beep = 0;
                          delay_ms(100);
                          beep = 1;
                            while(key2 == 0);
                          if(PM25_ValueMax>=10)PM25_ValueMax-=10;//上限最小到0，每减10
                          //显示
                          LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
                            LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
                            LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
                          EEPROM_WRITE();//保存
                    }
            }
            delay_ms(1);
    }
}

系统框图

参考文献

参考文献
[1]王德保.GPS在城市控制网中的应用研究[D].山东:山东科技大学,2005.
[2]何立民.从现代计算机视角看嵌入式系统(4)嵌入式系统40年发展史[J].单片机与嵌入式系统应用,2016,16(04):77-79.
[3]康桂霞,刘达.FPGA应用技术教程[M].北京:人民邮电出版社:201306.229.
[4]朴德慧,衣英刚.液晶显示器驱动板MCU电路介绍(上)[J].家电检修技术,2012(11):53.
[5]段廷魁.全球卫星定位系统（GNSS）在工程测量中的实践运用探索0[J].科技创新与应用,2021(05):182-184.
[6]宋戈,黄鹤松.51单片机应用开发范例大全[M].北京:人民邮电出版社:国家信息技术紧缺人才培养工程系列丛书,201206.558.
[7]罗小青.单片机原理及应用教程[M].北京:人民邮电出版社,201409.180.
[8]沈庆阳.单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.
[9]杜深慧.温湿度检测装置的设计与实现[M].北京:机械工业出版社,2004.
[10]林嘉.基于89S52的LCD1602程序设计[J].电脑知识与技术,2012(26):6376-6378.
[11]刘光伟.基于单片机的温室温湿度监测系统设计与实现[D].秦皇岛市:燕山大学,2012.
[12]褚福强,董学仁.单片机的网络接入技术研究[J].仪器仪表用户,2006(05):4-5.
[13]陈英俊.基于单片机的温湿度监测和报警系统设计[J].广东石油化工学院学报,2013(04):42-46.
[14]廖丽媛.基于应变式扭矩传感器的测量系统的设计[D].上海市:东华大学,2013.
[15]刘九庆.温室环境工程技术[M].吉林:东北林业大学出版社,2002.
[16]王明喜,崔世茂.大棚型日光温室光照、温度及湿度等性能的初步研究[J].农业工程技术(温室园艺),2008(05):19-21.
[17]张迎辉.单片微型计算机键盘接口设计[J].信息技术,2004(07):68-69+91.
[18]张友德,赵志英.单片微型机原理应用与实验[M].上海市:复旦大学出版社,2003.
[19]赵芝芸.温室智能监控系统[D].江苏:江苏科技大学,2010.
[20]张宏伟.基于STM32的智能环境监测系统设计与实现[J].大庆师范学院学报,2020(05):32-35.
[21]王世伟,杨越.基于STM32的多型号舵机调试器设计[J].九江学院学报(自然科学版),2020,35(02):33-36.
[22]Pengcheng Zhao,Meijun Ni,Chao Chen,Chenxi Wang,PingpingYang,Xiahui Wang,Chunyan Li,Yixi Xie,Junjie Fei. A Novel Self-protection Hydroquinone Electrochemical Sensor Based on Thermo -sensitive Triblock Polymer PS-PNIPAm-PS[J].
[23]Jian Wang,Jing Chen,Xiaofu Xiong,Xiaofeng Lu,ZhengLiao,Xiaobo Chen.Temperature safety analysis and backup protectionscheme improvement for overhead transmission line in poweroscillation condition[T].Electric Power Systems Research,2019,166.
[24]Fuji Electric Co.Ltd.;Patent Issued for SeiconductorDevice And Method Of Outputting Temperature Alarm (USPTO10,164,626)[J].Electronics Newsweekly,2019.
[25]VERSID,INC;Patent Issued for Refrigeration UnitTemperature Alarm Using Thermal Properties of Food to Eliminate FalseAlarms (USPTO 9752810)[J].Computers,Networks &Communications,2017.
[26]Fuji Electric Co.Ltd;Patent Application Titled"Semiconductor Device and Method of Outputting Teperature Alarm"Published Online (USPTO 20170077919)[J]. Technology & BusinessJournal,2017.
[27]su Yuanping,Xu Lihong,Goodman Erik D.Multi-layerhierarchical optimisation of greenhouse climate setpoints for energyconservation and improvement of crop yield[J].Biosystems
[28]黄松茂.基于STM32的家庭环境监测系统的设计与实现[D].甘肃兰州.西北师范大学,2018.:23-30.
[29]李大琳.智能车内温度监测系统设计[J].山东工业技术,2014(12):80-81.
[30]姜根堂,赵风财.基于ARM的车内空气检测系统设计[J].智能计算机与应用,2020,10(07):199-202

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