基于STM32的一氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)研究

張鵬程　應(yīng)斌鋮　王金怡　朱毅文　陳錫愛(ài)

摘 要：本文基于ARM微處理器平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種低成本、高靈敏度的一氧化碳濃度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)以STM32F103為主控芯片，通過(guò)ADC通道采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的一氧化碳濃度。通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，形成實(shí)時(shí)濃度曲線圖，便于分析濃度的變化趨勢(shì)，并將歷史數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至云端，方便用戶(hù)在其他客戶(hù)端讀取信息。

關(guān)鍵詞：STM32 一氧化碳檢測(cè) 物聯(lián)網(wǎng) 在線檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）05（c）-0043-02

一氧化碳是種無(wú)色、無(wú)味的氣體，吸入后對(duì)人體有十分大的傷害。它會(huì)結(jié)合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白導(dǎo)致人缺氧。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展、城市化的進(jìn)程加快以及車(chē)輛的普及，工業(yè)上的有害氣體大量產(chǎn)生，其中最常見(jiàn)的便是一氧化碳，暴露在過(guò)量一氧化碳中可能?chē)?yán)重?fù)p害心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，會(huì)有后遺癥。因此對(duì)一氧化碳濃度的檢測(cè)研究是必不可少的。

基于STM32的一氧化碳濃度檢測(cè)系統(tǒng)，以STM32為主控芯片，利用ADC通道采集一氧化碳檢測(cè)模塊的輸出信號(hào)，同時(shí)以500ms為一個(gè)發(fā)送周期，將信號(hào)簡(jiǎn)單濾波處理后通過(guò)串口傳至服務(wù)器端的上位機(jī)，上位機(jī)可根據(jù)所接受數(shù)據(jù)擬合出實(shí)時(shí)濃度變化曲線，并將所得數(shù)據(jù)保存至SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，再由服務(wù)器將數(shù)據(jù)更新至網(wǎng)頁(yè)傳至云端。當(dāng)使用者需要了解所測(cè)地區(qū)的一氧化碳濃度時(shí)，使用身邊的終端設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)登錄主頁(yè)，即可查看實(shí)時(shí)的一氧化碳濃度。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

該檢測(cè)系統(tǒng)由上下位機(jī)和云端網(wǎng)頁(yè)三部分組成，其中上位機(jī)由QT Creator開(kāi)發(fā)制作完成，可以運(yùn)行在Windows系統(tǒng)環(huán)境下，其功能包括串口通訊、數(shù)據(jù)記錄、曲線擬合、數(shù)據(jù)庫(kù)更新等。下位機(jī)是以STM32微處理器為主控芯片，與多個(gè)外設(shè)模塊連接而成的硬件系統(tǒng)，在下位機(jī)中，以STM32為主控芯片，利用ADC通道采集一氧化碳檢測(cè)模塊的輸出信號(hào)，將信號(hào)簡(jiǎn)單處理后通過(guò)串口傳至服務(wù)器端的上位機(jī)，上位機(jī)可以擬合出實(shí)時(shí)濃度變化曲線，并將數(shù)據(jù)同時(shí)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，再由服務(wù)器將數(shù)據(jù)更新至網(wǎng)頁(yè)傳至云端。當(dāng)使用者需要了解所測(cè)地區(qū)的一氧化碳濃度時(shí)，使用終端設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)登錄主頁(yè)，即可查看實(shí)時(shí)的一氧化碳濃度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 上下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)的開(kāi)發(fā)基于MDK，上電后，系統(tǒng)分別初始化LCD模塊、ADC模塊、串口通訊模塊。通過(guò)ADC通道采集檢測(cè)模塊的模擬電壓信號(hào)后，獲得一氧化碳濃度的數(shù)據(jù)。將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單均值濾波處理后顯示在所接LCD外設(shè)上，同時(shí)以500ms為一個(gè)發(fā)送周期通過(guò)串口模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器。

上位機(jī)基于Qt Cteator開(kāi)發(fā)，在上位機(jī)界面設(shè)置好串口以及波特率，連接下位機(jī)后可以接收到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)以曲線形式顯示，能夠直觀看到濃度隨時(shí)間變化的曲線。同時(shí)，利用Qt自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行歷史備份。利用上位機(jī)可以方便地查看到歷史采集數(shù)據(jù)。圖2是上位機(jī)界面。

上位機(jī)中歷史數(shù)據(jù)查看欄下可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，可以根據(jù)時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搜索，同時(shí)對(duì)行數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除操作。

3 網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)

網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)基于WampServer，WampServer是一款多平臺(tái)的Apache Web服務(wù)器、PHP解釋器以及MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的整合軟件包。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用PHP語(yǔ)言與HTML超文本語(yǔ)言。通過(guò)PHP接入SQLite，實(shí)例化后，打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，讀取其中的數(shù)據(jù)，再以表格的形式顯示在網(wǎng)頁(yè)上并上傳至云端，當(dāng)使用者利用終端設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)登錄主頁(yè)時(shí)，便可以隨時(shí)隨地查看所測(cè)的濃度數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展導(dǎo)致的有害氣體大量產(chǎn)生的現(xiàn)象，亟需對(duì)一氧化碳濃度進(jìn)行研究檢測(cè)，過(guò)高濃度的有害氣體，將嚴(yán)重威脅到人員的生命安全，給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此我們需要一種方便使用者能夠即時(shí)查看所測(cè)地的一氧化碳濃度的裝置。本文所研究的一氧化碳濃度檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效地解決這個(gè)問(wèn)題，在所需測(cè)量的地區(qū)架設(shè)好檢測(cè)裝置，利用總線即能夠有效監(jiān)測(cè)濃度，一旦濃度超標(biāo)，便發(fā)出警報(bào)，避免災(zāi)害的發(fā)生。

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