【单片机毕业设计】甲烷气体检测 | 空气质量检测 | 气体检测
最近设计了一个项目基于单片机的空气质量（甲烷）检测系统，与大家分享一下：
一、基本介绍
项目名：空气质量（甲烷）
单片机类型：STC89C52、STM32F103C8T6
具体功能：
1、通过MQ-4检测甲烷值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
2、通过按键设置上限值，可以手动控制风扇和净化器、切换模式
3、通过显示屏显示数据
扩展功能：通过蓝牙模块将测量数据发送到手机端，并可以控制风扇和净化器、切换模式
二、51实物图
单片机型号：STC89C52
板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。
供电接口：TYPE-C
三、51仿真图
仿真软件版本：proteus8.9
电路连线方式：网络标号连线方式
注意：部分实物元器件仿真中没有，仿真中会用其他工作原理相似的元件代替，这样可能导致实物程序和仿真程序不一样
四、32实物图
单片机型号：STM32F103C8T6
板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。
供电接口：TYPE-C
五、原理图
软件版本：AD2013
电路连线方式：网络标号连线方式
注意：原理图只是画出了模块的引脚图，而并不是模块的内部结构原理图
六、PCB图
由原理图导出，封装很大一部分都是作者自己绘制，不提供封装库，只提供连接好的源文件。中间有一个项目编号，隐藏在单片机底座下，插入单片机后不会看到。
两层板，上下覆铜接地。
七、系统框图
本设计以单片机为核心控制器，加上其他模块一起组成此次设计的整个系统，其中包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了单片机控制器，其主要作用是获取输入部分的数据，经过内部处理，逻辑判断，最终控制输出部分。输入由三部分组成，第一部分是甲烷检测模块，通过该模块检测当前环境的甲烷 ；第二部分是按键模块，通过该模块可以切换界面、设置阈值、切换模式等；第三部分是供电模块，通过该模块可给整个系统进行供电。输出由三部分组成，第一部分是显示模块，通过该模块可以显示监测的数据以及设置的阈值；第二部分是继电器模块，通过两个继电器分别控制通风和净化；第三部分是声光报警模块，当监测值不在设置的阈值内时进行声光报警。除此之外，蓝牙模块既作为输入又作为输出，蓝牙模块和手机进行连接，可以将监测的数据传输到用户手机端，用户也可以通过手机端发送指令控制继电器的工作及其模式的切换。具体系统框图如图所示。
八、软件设计流程
系统的主流程图如图所示。在主程序中：首先对各个模块进行初始化，随后进入while主循环，在主循环中，首先进入第一个函数按键函数，该函数主要分为两部分，第一部分为调用按键扫描函数获取按键键值，第二部分通过键值进行相应的处理操作，包括切换界面、设置阈值等；紧接着进入第二个函数监测函数，该函数主要通过调用相应的驱动函数获取测量值，并通过蓝牙模块将监测的数据传输到手机端，用户也可以通过手机端发送指令，设备根据用户发送的指令执行对应的处理；紧接着进入第三个函数显示函数，该函数显示监测值及阈值；最后进入第四个函数处理函数，该函数主要判断当前甲烷是否在设置的阈值之内，如果甲烷大于设置的最大值，则声光报警，并且打开通风和净化继电器，如果甲烷在设置的阈值之内，则取消声光报警，并关闭所有继电器。
九、部分程序展示
软件版本：keil5
逻辑程序和驱动程序分开，分布于main.c和其他.c文件
/**********************************
作者：单片机俱乐部
网站：https://www.mcuclub.cn/
**********************************//**********************************
包含头文件
**********************************/
#include "main.h"
#include "lcd1602.h"
#include "key.h"
#include "uart.h"
#include "adc.h"
/**********************************
变量定义
**********************************/
uchar key_num = 0; //按键扫描标志位
uchar flag_display = 0; //显示界面标志位
uint time_num = 0; //10ms计时变量
uint ch4_value = 0; //甲烷值
uint ch4_max = 80; //甲烷最大值
uchar flag_relay = 0; //继电器标志位
bit flag_mode = 0; //模式标志位
uchar fasong_buf[32]; //发送专用数组
/**********************************
函数声明
**********************************/
void Delay_function(uint x); //延时函数(ms)
void Key_function(void); //按键函数
void Monitor_function(void); //监测函数
void Display_function(void); //显示函数
void Manage_function(void); //处理函数/****
******* 主函数
*****/
void main()
{Lcd1602_Init(); //LCD1602初始化Delay_function(50); //延时50mslcd1602_clean(); //清屏Delay_function(50); //延时50msUart_Init(); //串口初始化函数 Delay_function(50); //延时50mswhile(1){Key_function(); //按键函数Monitor_function(); //监测函数Display_function(); //显示函数Manage_function(); //处理函数Delay_function(10); //延时10mstime_num++; //计时变量+1if(time_num == 5000){time_num = 0;}}
}/****
******* 延时 x ms函数
*****/
void Delay_function(uint x)
{uint m,n;for(m=x;m>0;m--)for(n=110;n>0;n--);
}/****
*******按键函数
*****/
void Key_function(void)
{key_num = Chiclet_Keyboard_Scan(0); //按键扫描if(key_num != 0) //有按键按下{switch(key_num){case 1: //按键1，切换设置界面flag_display++;if(flag_display >= 2)flag_display = 0;lcd1602_clean(); //清屏break;case 2: //按键2switch(flag_display){case 0: //界面0：继电器控制标志位+1 flag_relay++;if(flag_relay >= 2)flag_relay = 0;flag_mode = 1;break;case 1: //界面：设置甲烷最大值+1if(ch4_max < 200)ch4_max++;break; default:break;}break;case 3: //按键3switch(flag_display){case 0: //界面0：切换模式 flag_mode = 0;break;case 1: //界面1：设置甲烷最大值-1if(ch4_max > 0)ch4_max--;break;default:break;}break;default:break;}}
}/****
*******监测函数
*****/
void Monitor_function(void)
{if(time_num % 10 == 0) //100ms检测一次{if(DO == 0)ch4_value = 40*((Adc0832_Get_Value(0)/255.0)*5); //获取甲烷浓度elsech4_value = 0;}if(time_num % 100 == 0) //1s发送一次{sprintf(fasong_buf,"CH4：%dppm\r\n",ch4_value);Uart_Sent_Str(fasong_buf); //发送甲烷}
}/****
*******显示函数
*****/
void Display_function(void)
{switch(flag_display) //根据不同的显示模式标志位，显示不同的界面{case 0: //界面0：显示lcd1602_display_str(1,0,"CH4 Max:"); //显示甲烷最大值lcd1602_display_gas(1,9,ch4_max); lcd1602_display_str(2,0,"CH4:"); //显示甲烷值lcd1602_display_gas(2,4,ch4_value); if(flag_mode == 0) //显示模式lcd1602_display_str(2,12,"Auto");elselcd1602_display_str(2,12,"Manu"); break;case 1: //界面1：显示设置甲烷最大值lcd1602_display_str(1,2,"Set CH4 Max");if(time_num % 20 == 0){lcd1602_display_num(2,7,ch4_max);}if(time_num % 40 == 0){lcd1602_display_str(2,7," ");}break;default:break;}
}/****
*******处理函数
*****/
void Manage_function(void)
{if(flag_display == 0) //测量界面{if(flag_mode == 0 ){if(ch4_value > ch4_max) //甲烷值大于设置的最大值{if(time_num % 20 == 0){LED = ~LED;BEEP = ~BEEP;}RELAY_TF = 0;RELAY_JH = 0;}else //甲烷值小于等于设置的最大值{LED = 1;BEEP = 1;RELAY_TF = 1;RELAY_JH = 1;} }else{LED = 1;BEEP = 1; switch(flag_relay){case 0: //通风关，净化关 RELAY_TF = 1;RELAY_JH = 1;break;case 1: //通风开，净化开RELAY_TF = 0;RELAY_JH = 0;break; default:break;} }}else //设置界面，关闭声光报警、继电器{LED = 1;BEEP = 1;RELAY_TF = 1;RELAY_JH = 1; }
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