基于STM32单片机厨房安全检测系统设计

[22]，所以在代码直接初始化GPIO并调用GPIO_WriteBit函数配置其高低电平即可使其按照要求工作。由于通电即可发出报警声波，所以使用Delay函数对其报警规律进行设计，用户可根据报警急缓程度对情况进行判断。蜂鸣器工作流程如图4-4所示。图4-4蜂鸣器工作流程图4.2.5驱动模块代码设计：继电器1、2由GPIO控制输出高低电平控制开关，舵机驱动模块由接收机接受控制信号，控制需要一个20ms(50MHz)的时基脉冲，高电平部分在0.5ms~2.5ms，配置信号输出端口及时基单元初始化，调用TIM_SetCompare函数输出PWM信号，控制舵机动作。PWM通过调整脉冲宽度(占空比)实现模拟信号的控制，频率由定时器的预分频器(Prescaler)和自动重装载寄存器(ARR)共同决定。频率公式如下：FPWM=EQ\F(F定时器时钟,(Prescaler+1)×(ARR+1))占空比(Duty)计算公式如下：占空比(Duty)=EQ\F(CRR,ARR+1)驱动模块工作流程如图4-5所示。图4-5驱动模块工作流程图4.2.6蓝牙APP设计软件界面设计：如图4-6所示（着火报警/未连接） 图4-6(a)软件报警 图4-6(b)软件未连接如图4-7所示，使用全局变量定义数组用于接收HC-05模块无线传输过来的数据并实时显示在APP上。图4-7APP数据接收部分设计5系统调试与结果分析5.1调试环境与设备测试设备有示波器、万用表等如图5-1所示：图5-1测试环境5.2调试过程与结果分析在测试过程中，我们模拟厨房真实场景，并对系统进行了以下几个案例的测试，以验证其功能和性能。5.2.1电源调试测试方法：开启电源，检查所有设备是否正常工作结果分析：所有设备及外设皆正常工作，并对环境变化做出正常反应实测结果如图5-2所示：图5-2上电图5.2.2测温模块调试测试方法：将DS18B20握在手掌利用手兴温度提高采集的温度。结果分析：测试结果显示，DS18B20传感器对温度变化敏感且数值精确。图5-3DS18B20数值变化5.2.3CO及可燃气体模块调试测试方法：使用打火机在MQ-7周围打火一次，燃烧氧气不充分产生一氧化碳气体。结果分析：测量结果显示，在打火瞬间火焰燃烧MQ-7传感器周围的氧气不充分产生的一氧化碳使PPM数值急剧变化，并且在数秒内数值就恢复正常，与测试方法只打火一次所预期结果一致。图5-4PPM数值变化5.2.3驱动模块PWM波形调试测试方法：使用示波器CH1接在PWM信号输出IO口上，测试是否正确输出PWM波形。结果分析：测量结果显示，IO口正确输出频率为50MHz占空比为50%的PWM波，且波形根据环境变化在占空比0%~50%可调，正确对应阀门开关情况。如图5-5为示波器测得引脚输出的占空比50%的PWM波形。图5-5占空比50%PWM波形5.2.3火焰传感器模块调试测试方法：使用打火机在模块周围持续打火，观察模块指示灯及OLED火焰标志是否正常显示。结果分析：打火后100ms内OELD上FLAME显示ON，并显示火焰图标。关火后火焰图标及时消失。程序执行流畅，模块正常工作且灵敏，没有出现误判情况。5.2.4实际案例测试测试方法：模拟厨房真实场景的案例进行测试，观察系统是否按预期逻辑执行。案例1：当检测到火焰时。系统执行操作：舵机控制阀门关闭。蜂鸣器和移动端APP同时报警，继电器1(风扇)保持关闭状态，防止火势扩散。同时继电器2启动水泵持续喷水，直至检测不到火焰。系统表现如图5-6所示。图5-6火灾情况案例2：当检测到可燃气体及CO气体超出设置阈值。系统执行操作：舵机控制阀门关闭，同时继电器1控制风扇开启，进行通风散气，直至可燃气体及CO浓度低于设定阈值，继电器2(水泵)保持断开状态。系统表现如图5-7所示。图5-7PPM超出阈值情况案例3：在案例2情况保持期间，如果出现火灾。系统执行操作：则关闭继电器1防止火势扩散。同时继电器2启动水泵持续喷水，直至检测不到火焰，舵机控制的阀门在此期间保持关闭。具体表现为图5-6情况向5-7情况变化过渡。结果分析：系统能判断实际情况并做出相应动作。5.2.5稳定性测试测试方法：让系统连续工作数小时，期间观察各模块工作状态及程序是否出现卡死。结果分析：系统在长时间运行下，各模块工作平稳正常，系统运作并没有出现卡死现象，证明系统具有良好的稳定性和抗干扰能力。5.2.6测试结果分析本次测试针对厨房安全检测系统全面验证了其功能完整、性能稳定性及安全性。测试结果显示，系统在燃气泄漏检测中响应迅速，火焰检测灵敏，烟雾阈值触发准确，为厨房安全提供了坚实保障。综上所述，该厨房安全检测系统各项指标均达到预期要求，具备高可靠性，可广泛应用于家庭及商业厨房环境。6总结本文成功设计了厨房安全检测系统，该系统通过温度传感器，一氧化碳传感器等传感器外设获取环境数据并传递给主控芯片STM32F103C8T6处理，并将处理的数据显示在OLED显示屏及蓝牙APP上，同时对异常情况做出及时反应，由此实现了厨房安全检测系统的设计。但是该设计仍存在不足以及可以优化的部分：首先该系统没有设计多级界面显示，显示数据内容略少。其次，阈值需要在代码中进行修改，对于特殊厨房环境的适应多有不便。因此，需要进一步设计多级界面，可以更多的显示系统数据，增加按键等外设，可以直接对阈值等进行实时设置。该系统在蓝牙APP方面还有很高的提升空间，目前该系统APP在接收单片机传输数据的同时还不能对系统进行控制，只能显示及报警，导致APP功能局限性很大，限制了系统灵活性。因此，还需进一步扩展系统的功能和提升对系统控制能力，使其能够适应更复杂的厨房环境。综上所述，通过本次系统的设计，充分验证了多技术融合在厨房安全领域的可行性，但仍然存在很多不足，通过设计该系统也提供了很多改进提升的方向。在将来的工作中，将持续优化系统设计和功能完善，以提升系统的完整性和复杂环境适应性，来满足更多的厨房应用需求。参考文献赵丹丹，李红.基于STM32的远程厨房安全系统设计[J].电子产品世界，2021,28(11):74-76.张馨，吕现钊.多功能厨房安全系统研究[J].山东工业技术，2017(8):278.春志,胡笑林,王雪闯.基于物联网的智能厨房安全系统设计[J].物联网技术,2018,8(10):70-73.李晖,周唯.STM32自动抽水系统教学设计[J].现代信息科技,2022,6(20):187-190+195.孙统.基于STM32的六足爬行机器人设计与实现[J].中国新通信,2019,21(2):58-59.刘宇环,李小洁,胡永倩.一种便携式心率血氧体温检测系统的设计与实现[J].电脑知识与技术,2025,21(1):117-120.张昊楠,毕红净,白云瑞，等.基于STM32的城市温湿度监测车设计[J].智能城市,2024,10(7):21-23.王前明,宋涛,魏丹丹,等.单片机STC89C52煤气报警系统[J].福建电脑,2021,37(9):105-107.关志艳.基于HC-05的小车跟随行驶系统的设计与实现[J].山西电子技术,2025,(1):7-9+44.杨鑫,程雨鑫,石晶,等.基于Arduino与HC-06设计安防系统[J].电子世界,2020,(20):162-163.ŻyłaK,ChwalebaK,ChomaD.EvaluatingUsabilityandAccessibilityofVisualProgrammingToolsforNoviceProgrammers—TheCaseofAppInventor,Scratch,andStarLogo[J].AppliedSciences,2024,14(21):9887-9887.LabordaSV,ÁlvarezHL,EncinasHL,etal.StudyAboutthePerformanceofAsconinArduinoDevices[J].AppliedSciences,2025,15(7):4071-4071.赵华峰.LCD1602模块的汉字显示研究[J].现代信息科技,2020,4(17):35-37.李翠青.自制火焰报警器[J].农村青少年科学探究,2025,(3):41.SN,BiradarVR.AnapproachtosenseCarbonMonoxidebyMQ-7sensorsandtoincreaselifetimeofWSNusingMMBSprotocol[J].InternationalJournalofRecentTechnologyandEngineering(IJRTE),2018,7(4s2):435-440.张梦君,任莉.基于STM32的宠物远程监控装置设计[J].科技与创新,2025,(5):63-65.刘宇,李仁想,杨梦凡,等.语音控制垃圾桶的设计与实现[J].无线互联科技,2024,21(17):24-26+30.王超.基于STM32的农田地形与开沟深度测量系统设计[J].南方农机,2022,53(13):83-86.程建平,董雪飞.基于Proteus+Keil构建的虚拟仿真平台在汽车单片机技术课程中的应用[J].内燃机与配件,2025,(5):138-140.杜光月,郑焕祺,刘大伟,等.模数转换/数字滤波集成式模块化编程方法[J].木材加工机械,2019,30(2):9-15.黄克亚,余雷,李晓旭.STM32与PC机USART通信教学实验设计[J].现代电子技术,2022,45(10):21-25.白晓艺,吴德广.居民楼烟雾温度监测报警系统研究[J].福建电脑,2022,38(11):91-95.附录A原理图附录BPCB图附录C主程序代码#include"stm32f10x.h"//Deviceheader#include"OLED.h"#include"Delay.h"#include"Serial.h"#include"Fire.h"#include"Servo.h"#include"Buzzer.h"#include"UsartRx.h"#include"ds18b20.h"#include"MQ7.h"#include"FAN.h"uint16_t F; //火焰uint16_t ppm=10; //可燃气体浓度阈值uint16_t temp=30; //温度阈值uint16_t Array[3];short temperature=0; //温度uint16_t PPM=0; //一氧化碳浓度externuint16_tADC_Value;voiddisplayInit(void) //初始化显示界面{OLED_ShowString(1,1,"FLAME:");OLED_ShowString(2,1,"Valve:");OLED_ShowString(2,11,"R1:");OLED_ShowString(3,11,"R2:");OLED_ShowString(3,1,"Temp:"); OLED_ShowFire(3,9,2);OLED_ShowString(4,1,"PPM:");}uint16_tGet_Temperature(void)//获取温度{ temperature=ReadTemperature(); OLED_ShowNum(3,6,temperature,3);//显示温度 returntemperature;}voidSensorStat(void){ OLED_ShowString(2,7,"O"); OLED_ShowString(2,14,"C");}intmain(void){ OLED_Init(); MQ7_Adc_Init(); Fire_Init(); Servo_Init(); Buzzer_Init(); RELY_Init(); UsartRx_Init(); displayInit(); SensorStat(); ADC_Value=Get_Adc_Average(ADC_Channel_0,10); MQ7_PPM_Calibration(); PPM=MQ7_GetPPM();//校准 while(1) { ADC_Value=Get_Adc_Average(ADC_Channel_0,10); PPM=MQ7_GetPPM();//模拟CO值 OLED_ShowNum(4,5,PPM,3); shortT=Get_Temperature(); F=Fire(); if(F==0) //着火 { Delay_ms(100); if(F==0) { Buzzer_ON2(); 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