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  本文中作为危险气体检测系统的主要技术采用了传感器和单片机，该系统基于STM32F103单片机无线数据传输系统和通过气体传感器MQ-4对危险气体的浓度进行监测，并通过AD模数转换模块将模拟量转换为数字值，再发送给单片机，LCD1602液晶显示屏显示当前检测到的气体浓度值，单片机通过ESP8266无线模块和手机进行传通讯将当前数据发送至手机上显示，通过按钮设置气体浓度报警上限数值，当气体浓度超过上限值时，启动蜂鸣器进行报警。实现了液晶显示危险气体的浓度和报警的功能，对气体检测报警系统的实现技术展开了较为深入地研究，为有害气体监测技术的实现提供了参考。

关键词：气体监测；传感器；单片机；无线数据传输

本次设计是基于STM32F103单片机的气体浓度检测系统，通过MQ-4传感器检测当前环境中甲烷气体的浓度，收集到的模拟值通过AD模块转换成数字格式，并传输到单片机，通过LCD液晶屏显示出来。当气体浓度超过最高限值时，蜂鸣器就会被单片机控制开始报警。此外单片机采用ESP8266模块和手机进行通信，将检测到的数据发送给手机端，并展现在APP上。 本设计具备以下功能: (1)使用传感器收集环境数据并将其模拟值转换成数字格式； (2)在单片机中处理收集到的数据，实时监测气体浓度； (3)实现串口通信和液晶屏的程序设计，LCD液晶屏显示实时检测到的危险气体的浓度值；

本次设计采用LED1602液晶显示器显示采集到气体浓度值，单片机作用为STM32F103，MQ-4传感器时刻检测当前环境气体浓度。按键用来设定气体浓度报警上限值，通过模转换将采集到的气体浓度值模拟值转换为数字量，并传输给单片机进行计算。ESP8266无线模块用于单片机和手机之间的通信，将采集到的数据无线发送到手机端进行展示。包含两个按键，用来设置气体浓度报警上限值。危险气体浓度值大于设置的上限时，单片机驱动三极管控制蜂鸣器进行报警。系统的工作原理图如1.1所示。

图1.1 系统工作原理图

系统的主流程图如图3.1所示。各个模块开始工作开始，实时检测甲烷气体浓度值，并进行相应的报警操作。启动的步骤为：ESP8266wifi模块初始化，MQ-4传感器接收到目前的气体浓度，按下按键设置报警上限。当超出上限值时，单片机驱动三极管来控制蜂鸣器触发警报，单片机将检测到的气体浓度值数据通过ESP8266wifi无线模块发送给手机端进行显示。

图3.1 系统流程图

  通过以上分析本系统控制器方面采用STM32F103C8T6单片机完全符合本设计的控制需求。MQ-4烟雾传感器完成采集室内的甲烷气体浓度，并通过A/D转换芯片ADC0832将数据传递到LCD1602显示屏上，并设定上限值，只要数值超过设置的上限值就会立马报警，从而通知人及时快速到达现场清理甲烷气体，保障室内甲烷气体正常浓度值的操作。具体工作体现在整体电路的设计与制作，系统调试，程序的编写等多个步骤。其中电路设计为重点，本设计通过五个模块达到了检测室内的气体浓度、达到对应浓度报警、显示当前环境下的气体浓度三个功能。并首次通过自己的努力，在Altium Designer10上绘出PCB图。 本设计成功完成了采集数据、设定数值和显示屏显示的功能，具有精度高，便于携带，成本较低等优点。通过该系统的每个环节从各个方面展现出这个系统的设计思路以及原理。例如从硬件设计和软件设计方面等等。运用了许多技术比如单片机、传感器、信息的采集和处理等方面，对于不同室内空气环境有着很好的监控作用。通过在工厂内的实地测试，可以正常实现所有操作，所以本设计有实际应用价值，可以应用于化工厂附近的住宅区，生产车间等高污染区域。

目录 摘 要 I Abstract II 绪 言 3 1 控制系统设计 5 1.1 系统方案设计 5 1.2 系统工作原理 5 2 硬件设计 6 2.1 主电路 6 2.1.1 单片机最小系统 6 2.1.2 STM32F103单片机 6 2.1.3 晶振电路 8 2.1.4 复位电路 8 2.2 按键控制电路 9 2.3 报警电路 10 2.4 LCD1602液晶显示电路 10 2.5 ESP8266模块电路 11 2.6 传感器模块电路 11 3 软件设计 13 3.1 系统主程序设计 13 3.2 系统子程序设计 13 3.2.1 LCD1602显示设计 13 3.2.2 ESP8266无线通信设计 13 3.2.3 按键子程序设计 15 3.2.4 气体浓度检测程序设计 16 3.2.5 报警程序设计 16 结 论 17 参考文献 18 附录 源程序清单 20 致 谢 26