基于STM32的空气质量检测LCD1602显示报警仿真设计(仿真+程序+讲解）_电路方案

基于STM32的空气质量检测LCD1602显示报警仿真设计(仿真+程序+讲解）

09/12 10:14

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仿真图proteus 8.9

程序编译器：keil 5

编程语言：C语言

设计编号：C0084

1.主要功能

功能说明：

1、以STM32单片机和MQ-135控制核心设计空气质量检测报警设计；

2、通过液晶屏LCD1602和串口上位机显示空气质量，MV表示检测值，ALM表示报警值；

3、可以通过按键设置空气质量ALM报警值大小。

4、监测空气质量大于报警值时蜂鸣器报警电路导通，蜂鸣器报警。

5、默认监测到空气质量高于200ppm蜂鸣器报警。

主要硬件设备：STM32F103单片机

以下为本设计资料展示：

2.仿真

整体设计方案

本实验利用STM32单片机的ADC、GPIO、定时器等资源，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进识别输入模拟空气质量传感器的AD值，LCD1602能够正确地显示，蜂鸣器根据空气质量报警值工作。需注意的是，proteus是没有MQ-135等空气浓度传感器的，本设计使用滑动变阻器模拟空气质量变化，不能直接用于实物设计，有需要的需跟据实物调试。

本测试如下所示：

仿真运行情况：

开始仿真后LCD1602实时显示检测到的空气质量，可以通过滑动变阻器改变测量值。可通过按键设置报警值浓度，按下设置键进入设置模式，通过设置+调高报警值，通过设置-调低报警值。蜂鸣器报警电路在空气质量高于报警值时启动，有嘟嘟报警声，低于不启动。

本设计采用电磁式蜂鸣器进行。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。因此需要一定的电流才能驱动它，单片机I/O引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。蜂鸣器的正极接到VCC（+5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的集电极C，三极管的基极B经过限流电阻后由单片机的BEEP引脚控制，当BEEP输出低电平时，三级管QS截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当BEEP输出高电平时，三级管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。

下图检测到空气质量是176，低于报警值200，蜂鸣器电路不工作。

下图检测到空气质量指数是204，大于等于报警值，三极管导通，蜂鸣器报警

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};  //建立sConfig结构体
	char str[20];  //字符串的存放数组
	uint32_t adcv; //存放ADC转换结果
	float temp;
	set_flag = 0;


  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */
	sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
	sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;   //采样周期为1.5个周期
  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	LCD_Init();  //初始化LCD1602
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);//开启定时器3
//	LCD_ShowString(0,0,dis_str);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;   //选择通道1
		HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);  //选择ADC1的通道道1
		HAL_ADC_Start(&hadc1);										//启动ADC1
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);		//等待ADC1转换结束，超时设定为10ms
		adcv = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);					//读取ADC1的转换结果
		
		
		temp=(float)adcv*(4.0/4095)*100;		
	
		sprintf(str,"%4.0fppm",temp);
		LCD_ShowString(0,0,"MV:");	
		LCD_ShowString(0,4,str);	
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"AL=", 3, 10);  //串口1发送字符串，数组长度为12，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 6, 10);		 //串口1发送字符串，数组长度为5，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"nr", 2, 10); //串口1发送字符串，数组长度为2，超时10ms	
		
		if(set_flag){//设置模式
			sprintf(str,"%4.0fppm^ ",warming_val);
			LCD_ShowString(1,0,"ALM:");	
			LCD_ShowString(1,4,str);
		}else{
			sprintf(str,"%4.0fppm  ",warming_val);
			LCD_ShowString(1,0,"ALM:");	
			LCD_ShowString(1,4,str);			
		}
		
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"ALM=", 4, 10);  //串口1发送字符串，数组长度为12，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, 6, 10);								//串口1发送字符串，数组长度为5，超时10ms
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"nr", 2, 10);						//串口1发送字符串，数组长度为2，超时10ms	
		
		if(temp>warming_val&&!set_flag){//如果超过报警值
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,BEEP_Pin, GPIO_PIN_RESET);//BEEP引脚拉低
		}else{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,BEEP_Pin, GPIO_PIN_SET);
		}

		HAL_ADC_Stop(&hadc1);											//停止ADC1
		HAL_Delay(300);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}