基于STM32的火灾烟雾报警器Proteus仿真设计(仿真+程序+设计报告+讲解视频）

仿真图proteus 8.9

程序编译器：keil 5

编程语言：C语言

设计编号：C0097

1.主要功能

基于STM32的火灾烟雾报警器Proteus仿真设计

1. 烟雾采集传感器选用MQ-2，由于该传感器输出的是模拟信号，STM32内部ADC将模拟信号转为数字信号。

2. 温度采集使用DS18B20数字传感器，温度测量范围-55到128℃，测量精度±0.1℃;

3. 显示设备使用1602液晶，可以在屏幕上显示实时烟雾浓度值、温度值，以及报警值等信息；

4. 报警模块则采用蜂鸣器和LED灯组成，两个LED分别代表了烟雾报警指示和温度报警指示，无论哪个检测元素超标，蜂鸣器都会鸣叫报警；

5. 设计采用3个按键作为操作输入设备，可以用来调节报警阈值的大小；

6.串口实时发送温度检测值、烟雾浓度测量值和报警信息给PC机。

主要硬件设备：STM32F103+LCD1602+DS18B20+蜂鸣器

资料下载链接：

通过百度网盘分享的文件：KEY_C0097

https://pan.baidu.com/s/1uSK6K6QSeRwRePmlgmFkuQ?pwd=f05a

提取码：f05a

2.仿真

打开仿真工程，双击proteus中的单片机，选择hex文件路径，然后开始仿真。

STM32单片机实时检测DS18B20温度测量及显示温度测量范围-55℃到128℃，测量精度±0.1℃,串口实时传输检测温度给PC机。图示温度阈值100℃，烟雾浓度报警值40%。

下图烟雾浓度报警值40%，检测烟雾浓度超出范围，声光报警，串口有相应提示。

温度和烟雾报警阈值可以通过按键设置。LCD1602会有对应的指示。

3. 程序

程序是用keil5 mdk版本打开的，如果打开有问题，核实下keil的版本。程序是HAL版本编写的，有stm32cubemx配置文件。有注释可以结合讲解视频理解。

关键代码

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

	char data_str1[20]; 
//	char data_str2[20]; 
	char data_str2[]="L:000C   H:000C ";
	float temp;
	char str[20];  //温度值转换为字符串的存放数组	
	
	float adc_temp;
	uint32_t adcv;  //存放ADC转换结果
	ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};  //建立sConfig结构体

  /* USER CODE END 1 */

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

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

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* 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_USART1_UART_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_ADC1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
//  printf("DS18B20测温实验nr");
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"DS18B20_MQ-2rn", 13, 10);						//串口1发送字符串，数组长度为10，
	
	LCD_Init();																																//LCD1602初始化

	temp_H=100;smoke_H=10;		//默认报警值																									//默认温度阈值20-40
//	DS18B20_Get_Temp();
//	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);  //初始化定时器

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		HAL_Delay(500);
		sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_8;  //选择通道1
		HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);   //开启adc前校准一下ADC
		HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);  //选择ADC1的通道1
		HAL_ADC_Start(&hadc1);										//启动ADC1
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 30);		//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
		sprintf(str,"adc_value=%drn",adcv);
//		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, strlen(str), 20);//串口1发送字符串，数组长度为strlen(str)，超时20ms
		memset(str,0,strlen(str));
		
//		adc_temp=(float)adcv*(3.3/4095);	
//		adc_temp= pow(11.5428*35.904*adc_temp/(25.5-5.1*adc_temp),(1/0.6549));//计算公式源自https://blog.csdn.net/qq_35952136/article/details/95589074
		adc_temp=(float)adcv*(100.0/4095);	

#if 0		
		sprintf(str,"%0.2f",adc_temp);
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"vote=", 5, 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 *)&"Vrn", 3, 10);						//串口1发送字符串，数组长度为2，超时10ms		
#else
		sprintf(str,"smoke=%0.1f%%rn",adc_temp);
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, strlen(str), 10);//串口1发送字符串，数组长度为strlen(str)，超时20ms
	    memset(str,0,strlen(str));
#endif		
		
		HAL_ADC_Stop(&hadc1);											//停止ADC1	
		
		temp=DS18B20_Get_Temp();//获取温度值
  	    sprintf(str,"temp=%0.1fCrn",temp);

		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str,  strlen(str), 10);								//串口1发送字符串，数组长度为6，超时10ms
		memset(str,0,strlen(str));	
		
		if(setnum==0){//正常模式
//			sprintf(data_str1,"temp=%0.1fC    n",temp);					//写字符到data_str1
			sprintf(data_str1,"T=%0.1fC G=%0.1f%%  n",temp,adc_temp);
			sprintf(data_str2,"TH:%d C GH:%d %% n",temp_H,smoke_H);//写字符到data_str2
			if(adc_temp>(float)smoke_H){
				LED2=LED_ON;
				HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"SMOKE!!rn", 10, 10);						//串口1发送字符串，数组长度为10，超时10ms				
			}else{
				LED2=LED_OFF;	
			}
			 if(temp>(float)temp_H){
				LED1=LED_ON;	
				HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&"TEMP!!rn", 10, 10);						//串口1发送字符串，数组长度为10，超时10ms						 
			}else{
				LED1=LED_OFF;	
			}
			if (LED1==LED_ON||LED2==LED_ON){
				BEEP=1;
			}else{
				BEEP=0;
			}

		}else if(setnum==1){																			//设置高温阈值
			BEEP=0;LED1=LED2=LED_OFF;
		    sprintf(data_str1,"T=%0.1fC G=%0.1f%%  n",temp,adc_temp);
			sprintf(data_str2,"TH:%dC< GH:%d %% n",temp_H,smoke_H);	
		}else if(setnum==2){																			//设置低温阈值
			sprintf(data_str1,"T=%0.1fC G=%0.1f%%  n",temp,adc_temp);
			sprintf(data_str2,"L:%d C  H:%d%%< n",temp_H,smoke_H);		
		}

		LCD_ShowString(0,0,data_str1);	//LCD1602显示第一行
		LCD_ShowString(1,0,data_str2);	//LCD1602显示第二行
		memset(str,0,strlen(data_str1)); 


  }
  /* USER CODE END 3 */
}

程序流程图

4. 设计报告

10000+字设计报告，内容包括硬件设计、软件设计、结论等。

随着现代城市化步伐的迅猛推进，人口密集度与建筑物复杂性的双重增加，使得火灾安全问题愈发成为城市公共安全领域中的重大挑战。在这个背景下，火灾的早期预警机制显得尤为重要，它不仅关乎到人们的生命安全，还直接影响到社会经济活动的平稳运行与财产安全的有效保障。然而，传统的火灾报警系统大多仅依赖烟雾或温度的单一参数进行监测，这种设计方式在实际应用中暴露出了诸多局限性，如误报频率较高、响应不够迅速、对环境变化的适应性差等，这些问题在很大程度上限制了传统报警系统在实际应用中的效能。

鉴于此，开发一种集成了烟雾浓度监测、温度监控以及实时报警功能于一体的新型智能火灾烟雾报警器，成为了提升火灾预防能力的关键所在。这种新型报警器不仅能够有效克服传统系统的不足，还能通过多参数综合判断，实现对火灾风险的更为精准、及时的预警。本项目正是基于这一迫切需求而提出，旨在利用STM32微控制器这一高性能、低功耗的嵌入式系统核心，结合MQ-2烟雾传感器的高灵敏度与稳定性、DS18B20温度传感器的精确测量能力、1602液晶显示屏的直观信息显示、蜂鸣器与LED指示灯的即时报警反馈，以及按键模块的用户交互功能，共同构建一个功能全面、性能优越的智能火灾预警系统。

在项目实施过程中，我们将充分利用Proteus这一先进的电子设计自动化（EDA）软件，进行系统的电路设计与仿真验证。通过Proteus的虚拟实验平台，我们可以对电路布局、信号传输、元件性能等进行全面而深入的测试，从而确保系统设计的合理性、可行性与可靠性。最终，我们的目标是实现一个能够高效、准确地监测火灾隐患，及时发出预警信号，并为用户提供清晰直观的报警信息的智能火灾烟雾报警器，为现代城市的安全防护贡献一份力量。通过本次设计，我们希望能够提高对单片机的理解和应用能力。通过实践和探索，我们希望能够掌握相关的硬件和软件设计方法，为今后的学习和工作打下坚实的基础。同时，我们也希望能够通过这次设计，培养我们的团队协作能力和创新精神。

5. 资料清单

0、常见使用问题及解决方法–必读！！！！

1、程序代码

2、Proteus仿真

3、功能要求

4、开题报告

5、设计报告

6、框图

7、讲解视频

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