【《基于STM32单片机的智能煤气点火器设计》13000字】

第页共58页基于STM32单片机的智能煤气点火器设计目录TOC\o"1-3"\h\u17857基于STM32单片机的智能煤气点火器设计 114089前言 24923第1章绪论 3204721.1课题意义 3167591.2研究状况 4252861.3主要研究内容 45795第2章系统的方案设计 520792.1设计目标及技术指标 5202642.1.1设计目标 580682.1.2设计技术指标 556882.2总体方案设计 6128542.3各模块方案的选择 6306192.3.1控制器模块的选择 7200292.3.2压力检测模块的选择 8156382.3.3温度检测模块的选择 988942.3.4烟雾检测模块的选择 10317162.3.5显示模块的选择 1112293第3章系统的硬件设计 12315113.1硬件框图的设计 12125303.2单片机电路设计 1386673.2.1STM32单片机介绍 13206443.2.2单片机主控电路设计 13217403.3压力检测电路设计 1657813.3.1压力传感器介绍 1694203.3.2压力传感器设计 1711573.4温度检测电路设计 18313413.5烟雾检测电路设计 20319813.6显示电路设计 227792第4章系统的软件设计 24322074.1主程序设计 2459344.2子程序设计 25233124.2.1压力检测模块子程序设计 25317724.2.2温度检测模块子程序设计 26155694.2.3烟雾检测模块子程序设计 2744354.2.4显示模块子程序设计 272398第5章安装与调试 29215615.1硬件安装与调试 29244835.2软件下载 29109175.3软硬件联调 30118555.3.1实际测试结果 30122765.4测试结果分析 315386结束语 33前言随着科学信息技术不断创新向前发展,社会经济发展大步向前的同时，人们在电气和计算机方面取得了显著的进步，逐渐迈入智能化时代，对于各色的能源也需求更多。在越来越多的燃气资源如石油、天然气等的出现，煤气的资源地位受到了一定的影响[1]，但仍然在我们的生活中充当着重要的角色，在形形色色的生活中都能有所作用。据不完全统计，全国大多数家庭仍然使用着传统的机械式煤气灶[2]，表明煤气将在今后以及将来很长的一段时间仍然有着充分广泛的使用，并将继续作为主要燃气资源供人们使用。而随着社会科技的不断发展，煤气点火器的形式也产生了各种各样的改变，诸如外形，架构，点火器等发生了很大的转变[3]。从过去的传统的机械式的煤气灶到现如今快捷方便的脉冲点火器，煤气点火器在不断改变，煤气点火器的设计也越来越先进。本文描述的智能煤气点火器采用STM32单片机作为控制点火器运转的智能控制器；采用压力传感器HX711检测压力，将检测出的压力参数转换为电信号发送给单片机控制器[4]，单片机控制发光二极管运行，同时采用温度传感器DS18b20输出环境中的温度变化进行检测，将检测出的温度信息转换为电信号，由显示屏显示[5]，同时采用烟雾传感器对环境中烟雾浓度的变化进行检测，当检测出的数据交给单片机，进而由单片机控制蜂鸣器的运行。该点火器在一定程度上实现了智能化和人性化的要求。智能点火器首先通过不同功能的传感器将需要测量的量转换成相应的电信号，然后通过STM32单片机进行处理[5]，完成点火器各项检测功能的实现。整个点火器系统设计需要涉及的功能模块如下：压力检测模块[6]、温度检测模块[7]、烟雾检测模块[8]、显示模块[9]、控制器模块[10]。点火器设计过程中需要解决以下三个难题：（1）点火场景的模拟，如果采用点火器和燃气阀进行真实的煤气点火，操作难度大，可行性和安全性不高；（2）显示模块的设计，在设计过程中出现显示混乱或无法显示的情况[11]；（3）系统硬件电路的设计，硬件设计时需要对元器件进行布局和规划[12]。第1章绪论1.1课题意义随着社会经济的发展，煤气作为主要使用的能源之一，渗透着居民生活和工业的方方面面。煤气作为一种重要的燃气资源，在我国仍然有较为广泛的使用率，仍然在社会生活中扮演着重要的角色[13]，并且有着较为可观的发展前景。尽管煤气在社会能源中的地位受到了新生资源和清洁能源的影响，煤气作为燃气资源，早已在人们的方方面面被充分使用到，成为人们生活不可分割的一部分。首先在民用领域，煤气是家庭日常生活不可缺少的资源，在做饭、加热等方面起着重要的作用，对于人们的生活有着极大的帮助。在工业方面，煤气也作为燃料被各种工业活动使用，在燃烧炉和工业炉中大量使用。煤气不仅在过去，现在越来越普及，在未来市场上也有很大的潜力，将在今后以及将来很长的一段时间仍然有着充分广泛的使用，并将继续作为主要燃气资源供人们使用。煤气的使用量源于煤气灶的使用量，基本上全国大部分地区仍然还没有开通天然气通道，使用上便捷的天然气，所以煤气灶在社会生活中也仍然具有较大的使用量。很多刚重新居住的家庭都会拥有一个日常生活中必不可少的家用煤气炊具，这就是家用灶具煤气灶[13]。根据一项市场调查结果分析显示,全国大多数居民家庭日常使用的外燃煤气加油炊具仍是一种制造工艺成本低和操作使用方便操作简单的大型采用传统机械式内灶外燃煤油加气灶,其存在不少缺陷[14]。随着煤气使用越来越广泛，提到煤气，人们却仍然对煤气怀着一种警惕的态度。对于煤气的使用方式却一直没有什么变化，并且近年来煤气引起火灾事件频发。基于此，可以提出对煤气使用方式的改进，即智能煤气点火器。智能煤气点火器可以改进煤气开关的使用方式，使煤气的使用越来越方便，而且附带的空气中烟雾浓度的检测功能也可以预防火灾事件的发生。以此，可以广泛的应用于居民的生活中。1.2研究状况1855年，被称为“本生灯”的气体燃烧装置由德国化学家本生发明，这是一种装氧气与可燃性气体混合燃烧而产生高温的装置[15]。在“本生灯”出现之后不到一年，英国的霍丁顿·安东·史密斯公司发明了第一具用气体燃料的家用取暖装置[16]。经过几十年的不断努力，人们对煤气炉灶不断发展，现今煤气点火器多为脉冲点火器[17]。脉冲点火器是利用升压变压器将振荡器产生的高频电压提高到高电压,然后进行尖端放电，点燃煤气灶内的气体，同时产生火花。由这些电子元件组成的气体点火器与脉冲高频振荡器一样，具有较高的点火速率和连续放电能力。按下或松开旋钮,脉冲点火器即开始或中止焚烧[18]。本设计使用基于STM32单片机实时实现煤气点火器智能点火功能，在压力满足一定条件时能够通过二极管模拟自动点火的场景，并且能够实现温度检测和烟雾检测，在显示屏上显示，当烟雾浓度过大时，能够触发蜂鸣器报警的功能，较好地反映出现场智能化方面的便捷性，安全性。1.3主要研究内容本次设计的研究内容和主题是智能煤气点火器。该设计以STM32单片机作为智能控制器，利用压力传感器实现模拟煤气点火功能，使用烟雾传感器实现烟雾浓度的检测，使用温度传感器可以实现环境温度的检测。当受到的外部压力过大时，能够通过点亮发光二极管模拟点火器自动点火功能，可以检测环境温度并显示在显示屏上，检测环境中的烟雾浓度并显示在显示屏上，在烟雾浓度过大到超过设定值时能够触发报警系统，使得蜂鸣器发出警报。

第2章系统的方案设计2.1设计目标及技术指标本次设计是基于STM32系统来实现智能煤气点火器自动点火、温度检测、烟雾浓度检测、浓度过高蜂鸣器报警的功能。该煤气点火器能使用压力传感器检测外部压力并通过二极管模拟脉冲点火器和燃气阀实现点火功能，使用温度传感器探测并显示环境温度，使用烟雾传感器和蜂鸣器检测并在烟雾过大时触发报警功能。考虑用蓝色发光二极管来模拟脉冲点火器和燃气阀，以此来模拟点火所需要的条件。2.1.1设计目标智能煤气点火器系统的硬件电路设计包括了STM32单片机的设计，压力检测传感器模块的设计，温度检测传感器模块的设计，烟雾检测传感器模块的设计，LCD显示模块的设计，报警系统的设计。该设计的软件部分包括主程序、压力检测模块程序、温度检测模块程序，烟雾检测模块程序、显示模块程序。通过上述的硬件电路设计和软件部分设计的结合可以实现智能煤气点火器的正常运行。当压力传感器检测压力超过设定值时，相应一侧的发光二极管点亮，否则二极管熄灭。温度传感器能够检测周围环境中的温度并显示在显示屏上[19]。烟雾传感器能检测烟雾中的浓度并于显示屏上显示，当烟雾浓度已经超过设定值时，蜂鸣器就会发出因烟雾过大发出警报。2.1.2设计技术指标 本次毕业设计主要是通过压力检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块检测到数据转化为电信号发送给单片机，再由单片机作为主控制系统进行判断，发出指令到二极管、蜂鸣器，从而实现智能煤气点火器的正常运行。该煤气点火器设计的技术指标如下：1.能够通过压力传感器检测压力并在压力过大时二极管点亮模拟点火。2.能够通过温度传感器检测并显示环境温度。3.能够通过烟雾传感器检测并显示烟雾浓度。4.在检测到烟雾浓度过大时蜂鸣器发出警报。2.2总体方案设计 本文设计了智能煤气点火器系统，使用不同的模块搭配STM32单片机模块构建成一个完整的检测系统。该系统使用STM32单片机模块作为主控制器，外部搭配了压力检测模块、温度检测模块，烟雾浓度检测模块[20]，LCD1602显示模块，报警模块等模块。每个模块将外部检测到的参数传递给STM32主控制器，再由STM32控制系统对检测到的参数与原先设定好的标准值进行对比，若检测到数据未超过设定值，则在显示屏上显示，不断重新接收数据，不断循环更新显示参数；若检测到数据超过预先设定的标准值，STM32单片机做出判断，发出指令。在压力超过设定值时，触发二极管点亮，模拟点火成功；在检测到烟雾浓度超过设定值时，触发报警系统。在检测到的参数恢复到正常值后，警报解除。该系统在火灾等安全隐患发生时能够具有良好的报警提醒作用。系统的总体设计框图如图2-1所示。图2-1基于STM32的智能煤气点火器的设计框图2.3各模块方案的选择根据STM32智能煤气点火器系统的设计框图可知，该设计要选择以下五个模块的设计方案：控制器模块；压力传感器模块；温度传感器模块；烟雾传感器模块；液晶显示模块；2.3.1控制器模块的选择首先是对控制器模块方案进行选择，方案如下：方案一：选用51系列的单片机51系列的单片机是最早使用的单片机，是一种低功耗、高性能的微控制器，具有8K字节系统可编程存储器。51单片机的优点在于：该单片机从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。可以使用乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得新编一段子程序调用，十分不便。51单片机的缺点在于：AD、EEPROM等功能需要依靠扩展，增加了硬件和软件负担。虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，这也是51系列单片机的最大软肋。且运行速度过慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利。最后是51单片机保护能力很差，很容易烧坏芯片[21]。因此不采用51系列单片机来设计。方案二：选用CPLD作为控制器CPLD复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路[22]。CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，换句话说，更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构，既灵活又容易。CPLD的编程无需外部存储器芯片，使用简单。而且

CPLD容易使用，保密性好，具有时序可预测和速度高等优点。一般情况下，CPLD的功耗大，且集成度越高越明显。然而对于系统数据处理量和速度的稳定，点火器的要求并不高，显然不需要用到CPLD。因此，不采用CPLD作为主控制器。方案三：选用STM32系列单片机作为控制器模块STM32系列单片机运行速度快，它是使用用途非常广泛的arm内核。集成了非常丰富的接口，通信模块以及其他功能模块[23]。开发工具，比较齐全，开发资料也比较丰富。可选择的型号非常多，基本上都不需要外部的硬件扩展。在功耗方面控制得比较好，另外，还有就是实时性比较强。对各种流行的嵌入式操作系统，支持比较好，各大嵌入式操作系统，基本上都会提供支持STM32单片机的代码。而且STM32单片机与点火器所用传感器对接十分方便，成本低，所以选用STM32单片机作为主控制器。2.3.2压力检测模块的选择方案一：采用薄膜压力传感器在膜片测量压力过程中,压力直接对应作用在位于薄膜微微的压力测量传感器的各个膜片上,直接对应在膜片上的各个膜片微微压力测量传感器与膜片介质间的压力关系造成或或成一定比例的轻微压力偏移[24],对压力传感器的内部电子驱动电路信号造成重大变更,检测到的电子电路信号的测量输入与压力输出,这就是薄膜微微压力测量传感器膜片进行压力测量的主要过程。薄膜压力是一种新型的、结构单一且发展迅速的传感器芯片，与集成前置放大器的功能相匹配，能够放大较弱信号并转换信号，从而实现了一系列个体小，探测性高、抗干扰强和防护优良的特点[25]。但与此同时，该传感器精准度不够，因此不适合选择此方案。方案二：采用电阻式压力传感器电阻器和应变片弹性传感器的具体工作运动原理主要是由于当适应力、扭矩、速度、加速度及机械流量等各种物理应变量相互作用于连接带有弹性电阻器和应变片的各种弹性元件时,会直接导致弹性元件的适应力和弹性电阻值与应变片弹性电阻的相互变化[26]。电阻的电压变化由控制电路进行处理,并通过交流电信号电路输出。金属导体电阻高压应变片和金属半导体电阻应变片技术是目前应用最多的两种。它的最大缺点主要是对于大量的应变信号有较大的非线性、输出而且信号较弱,不适合采用。方案三：采用HX711压力传感器作为24位元的a/d信号转换器核心芯片,hx711的基本设计主要是为了更好服务于高标准精度商用电子秤[27]。该音频芯片设计无需对输出寄存器进行编程,由输出管脚a来驱动输出信号,可选择128编程一个增益的音频通道电路a或一个用于音频系统输出参数信号检测的增益通道电路b。该系列芯片组的接口和软件编程方法非常简单,具有集成度高、整机成本低、性能强、响应快、抗干扰强等优点。集成了片内包括稳压电源、片内不可能需要任何内部外接模拟器件的外部时钟器和振荡器等其它各种同类型模拟芯片所可能需要的外围模拟电路,无需另外的外部模拟回路电源,可以直接向外部信号传感器和位于芯片内的内部a/d信号转换器之间提供模拟电源。上电自动停机复位控制功能大大简化了系统开机的上电初始化操作过程[26]。这种芯片价格低廉而且易于购买,因此我决定选择这个方案。2.3.3温度检测模块的选择方案一：采用DHT11温湿度传感器dht11数字新型温湿度测量传感器是一种可自动调节和同时输出各种信号的传感器。该传感器具有温度高、可靠性好、并且能在长期运行中保持稳定性的优点。该传感器由直流电阻源和一个基于NTC的自动测温控制单元，再配以一台高性能的小型8位温控微机组成，传感器的调节系数以编程方式存在于OTP存储器中[27]。该传感器性价比极高，不仅抗干扰能力好，反应速度快，而且价格低廉。方案二：采用DS18b20温度传感器作为一种新型数字温度传感器,ds18b20数字温度传感器系列产品特点可以以多种不同安装操作方式同时投入使用,包括连接电线上的管状、螺杆、磁附、拆装，它耐磨、抗接触、体积小、使用方便，并具有多种密封包装形式[27]，适用于各种小型空间设施水温控制领域。并且DS18B20的测温范围在-55°C~+125°C满足了大部分基本需求。

DS18B20

可以直接读出被测温度值，分辨率最大可达0.0625

℃。而且采用3

线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。

DS18B20

是数字化温度传感器，它是一种支持

“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。一线总线将独特的电源和信号复合在一起，并仅使用一条线，每个芯片都有唯一的编码，支持联网寻址，简单的网络化的温度感知，零功耗等待等特点。方案三：采用AD590温度传感器AD590集成温度传感器是一种两端式恒流器件，其流过的电流值等于绝对温度的度数。AD590具有测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等优点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准。外围电路简单。缺点是功能单一，仅可以测量温度。慎重考虑和比较这三种方案，选取方案二的DS18b20温度传感器模块，原因是DS18b20小巧些，便宜耐用，而且DS18b20测量更加准确。2.3.4烟雾检测模块的选择方案一：采用离子式烟雾传感器利用一种离子内部烟雾警报传感器技术进行内部监测烟雾天气警报,离子内部烟雾警报传感器技术是一种工业高新技术,是一种安全可靠的专业工作环境传感器,广泛应用于火灾警报系统。离子式烟雾报警器在闷烧火灾此类场所中不够灵敏，所以不采用离子式烟雾传感器。方案二：采用光电式烟雾传感器光电式烟雾传感器因其价廉而得到广泛使用，原理就是火灾发生时燃烧之前会产生大量的烟雾，而烟雾是由无数微粒组成的，当烟雾送入检测窗口内时，由于散射和吸收的影响红外光通量的不同，接收部分感应出强弱信号并以此进行驱动，检测线路质量是否发生超标，若超标后，则发出声光形式的报警。光电辐射烟雾探测警报器对稍微大一点的光电烟雾更敏感,对灰色烟和黑烟的反应不好。所以不采用光电式烟雾传感器。方案三：采用气敏式烟雾传感器气敏式传感器的作用是用来检测气体的浓度及成分的，是要在各种气体成分中的恶劣环境中使用的。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性，不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。光学式气敏传感器不采用是因为它的结构关系一般造价颇高。作为气敏式烟雾传感器，MQ-2气体传感器常用于家庭中产生烟雾的探测。所以我选择气敏式烟雾传感器。2.3.5显示模块的选择方案一：采用

OLED12864设计显示模块oled12864是128×64线性的矩阵显示oled具有单色,文字,图形图像显示功能模块。模块接口可直接显示64×64显示屏上的数据(dataram),它的命令接口读写电路与八位运算器的命令电路是8位比特并行数据转换接口,读写运行时间与6800系列的读写时间基本吻合,可与8位比特微处理器直接进行联接;与8位英特尔8080的读写时间如果连接为amcu,则需要并行转换读写时间。OLED尺寸较小，有工作时间短且价格偏高，因此不能选用此方案。方案二：采用LCD1602

设计显示模块液晶数字显示屏具有文字宽度模块,它的内部一个文字显示控制器芯片为2lhd44780芯片,它可同时自动显示两行多个字符文字,每行16个字符并且芯片可同时进行显示,因此文字宽度基本可以与32led4的液晶数字电视显示系统软管芯片宽度基本相等,但也因为宽度可以比其他液晶数字电视显示系统软管芯片所能同时显示的每个文字更多信息所以宽度更多。单面+5v外围环路电源输出电流电压供应器的控制集成装置,外围电路有源整流电路的简单编程设计软件构造,价格低廉，性能高，所以我选择了此方案。

第3章系统的硬件设计3.1硬件框图的设计本次毕业设计是基于STM32的智能煤气点火器系统，其硬件设计包含以下几个部分：STM32F103RCT6单片机电路设计；压力检测模块电路的设计；温度检测模块电路的设计；烟雾检测模块的电路设计；显示模块设计；基于STM32的智能煤气点火器硬件设计组成框图如图3-1所示。基于STM32的智能煤气点火器系统的整体硬件原理图见附录一。图3-1基于STM32的智能煤气点火器硬件图3.2单片机电路设计3.2.1STM32单片机介绍STM32F103RCT6单片机程序是一款32位的数字微处理器,共有64个引脚。STM32单片机由主芯片，上电复位电路，时钟电路，电源供电电路组成。该系统选用STM32F103RCT6作为控制器，基于STM32采用ARM

Cortex-M内核，具有高性能、低成本、低功耗的优点，片上资源包括48KB

SRAM，256KB

Flash，11个定时器，2个IIC，5个串口，1个USB，3个SPI，3个12位ADC，2个12位DAC及51个通用IO口。环境运行温度范围-40°C至85°C。单片机引脚图如图3-2所示。图3-2STM32单片机引脚图3.2.2单片机主控电路设计基于STM32的智能煤气点火器系统的单片机电路设计中，根据实际情况选用了STM32F103RCT6典型系统自带usb接口，下载程序方便，易于使用和扩展。单片机板的实物图如图3-3所示。图3-3STM32单片机板实物图图3-4STM32电路图该单片机板电路图如图3-4所示。PA1（芯片U1的2脚）、PA2（芯片U1的3脚）分别与压力传感器的SDA、SCK端口连接，用于检测外部施加的压力；PA3（芯片U1的4脚）与温度检测模块的输入与输出I/O口连接，用于检测温度检测模块输出的电信号；PA0（芯片U1的1脚）与烟雾检测模块的输入与输出I/O口连接，用于检测烟雾检测模块输出的电信号。供电电路：可以使用普通的USB接口电路，5V电源输出。图3-5STM32f103C8T6供电电路图晶振电路用来给芯片提供时钟信号，所有的外设工作，CPU工作都要基于该时钟，类似于整个系统的“心跳节拍”。原理图如下：图3-6STM32f103C8T6供电电路图上电复位电路：主控芯片是低电平复位(引脚NRST)，硬件按键复位属于系统复位之一，另外还有软件复位，看门狗计数终止复位等。其中的电容C5的目的是按键消抖，防止抖动复位误动作防止在按键刚刚接触/松开时的电平抖动引发误动作。由于电容电压不会突变，所以采用电容滤波。图3-7STM32f103C8T6复位电路图3.3压力检测电路设计3.3.1压力传感器介绍本设计中的智能煤气点火器采用hx711压力传感器，hx711是一款专为高标准精度自动称重压力传感器而量身设计的24位高频a/d信号转换器控制芯片。该传感器具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，提高了整机的性能和可靠性[28]。HX711内部框图如图3-8所示。图3-8HX711实物图图3-9HX711内部框图3.3.2压力传感器设计该系列芯片主要集成了功能包括供电电源、片内时钟振荡器，串口通讯和复位电路等其它同类型芯片所需要的外围电路。图3-10HX711引脚图HX711芯片特点：1.两路可选择差分输入；2.片内低噪声可编程放大器，可选增益为64和128；3.片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源；4.片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟；5.简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程；6.可选择10Hz或80Hz的输出数据速率，同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰。图3-11压力传感器复位电路图当芯片上电时，芯片内的上电自动复位电路会使芯片自动复位。管脚PD_SCK输入用来控制HX711的断电。当PD_SCK为低电平时，芯片处于正常工作状态。图3-12压力传感器模块图3.4温度检测电路设计DS18B20数字八位温度计表上显示的数字温度计数值通常是九个八位数。ds18b20是通过单一有线网络接口线来收发网络信息,因此只有中央网络微处理器和cpu在ds18b20之间,加上网络底线也只有一条网络连接线。无需外部连接电源无需来源连接设备,可以在外部数据传输线路本身直接获取输入读写和输出温度控制变换系统所需的外部电源。每个新的ds18b20都会拥有其固有的一个芯片信号序列,所以我们可以同时将多个ds18b20连接起来到一根数据总线上,并可以放置多个温度传感器。温度检测模块的实物图如图3-13所示。图3-13温度检测模块内部电路图图3-14温度检测模块实物图ds1820依靠一个新的单线通讯端口进行通讯。在使用单线操作端口协议条件下,必须先为它建立一个romn的操作端口协议,然后才能同时进行端口存储器和端口控制器的操作。因此,控制器必须首先为它提供下面5个关于romo的操作命令之一:

1.

读ROM)2.匹配ROM)3.搜索ROM)4.跳过RO)5.报警搜索。这些命令对每个器件的激光ROM部分进行操作，

可以准确地区分和控制输出单个产品型号通用器件。测量根据结果将其放在ds18b20的暂存器里,测试根据结果将其直接放入ds18b20的暂存器中。th和t的tl数据可由带有存储器的操作命令进行写入,读写计算方式通常是以最低有效值单位在前的读写方式连续进行。图3-15DS18B20引脚图3.5烟雾检测电路设计MQ-2型传感器能准确消除刺激性非可燃烟雾的干扰信息，如天然气、液化石油气等烟雾，特别是烷类烟雾，具有良好的抗干扰能力[29]。MQ-2的探测范围极其的广泛。MQ-2气体传感器，适用于检测液化气、苯、石蜡、酒精、氢气、烟雾等。MQ-2因此可以称为多种气体探测器。图3-16烟雾检测模块内部电路图MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体[28]。处于200~300摄氏度时，二氧化锡因为能够吸附了在干燥空气中的环流过程中的硫酸水和氯化氧,形成不同于含氧的中性的正负离子而被空气吸附,这主要原因是为了在一些小型半导体上应用可以有效减少电子密度,增加正负离子间的电阻。当与其他存在烟雾中的晶体发生接触时,因为它伴随着与烟雾的边界温度发生调整,晶粒间在烟雾边界处的势垒发生变化时,其晶粒间在表面的发射电子量和导电率也同时可能会发生变化。它其实就是可以直接或者用来作为一个获得这种输入模拟时间烟雾自动发射讯号信息的输入模拟电路存在,它的输入模拟时间烟雾发射信息输出浓度越大,导电率也就越高,输出电阻越低,输出后得到的烟雾模拟信号发射范围越大。图3-17烟雾传感器模块图烟雾传感器首先是VCC接电源口，GND接地，之后是IO输入、输出口和STM32单片机的PA0相连接，将测得的数据信号传递给单片机，并由单片机进行处理。图3-18烟雾传感器组件实物图3.6显示电路设计液晶显示器在控制显示面板中应用非常广泛，简称LCD。显示器件具有体积小、重量轻、功耗低，性价比高等优点，LCD1602液晶显示器主要用来显示数字、字母、图形以及少量自定义字符。由于其显示控制简单，体积小，重量轻，功耗低，性价比高，广泛用于电子表、冰箱、空调、汽车电子仪表等装置，所以LCD日渐成为各种便携式电子产品的理想显示器[30]。LCD的缺点是不能像12864一样显示图形。用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

图3-18显示模块引脚图VSS接电源地。VDD接+5V。RS是命令/数据选择引脚，接单片机的一个I/O，当RS为低电平时，选择命令；当RS为高电平时，选择数据。RW是读/写选择引脚，接单片机的一个I/O，当RW为低电平时，向LCD1602写入命令或数据；当RW为高电平时，从LCD1602读取状态或数据。如果不需要进行读取操作，可以直接将其接VSS。图3-19写操作时序图执行命令的使能引脚E，接单片机的一个I/O。D0—D7，并行数据输入/输出引脚，可接单片机的P0—P3任意的8个I/O口。如果接P0口，P0口应该接4.7K—10K的上拉电阻。如果是4线并行驱动，只须接4个I/O口。A背光正极，可接一个10—47欧的限流电阻到VDD。K背光负极，接VSS。第4章系统的软件设计智能煤气点火器功能的完整实现，除了需要必要的硬件电路设计和开发之外，相对应的软件部分的设计和开发也是极其重要的。压力检测模块程序、温度检测模块程序、烟雾检测模块程序、显示模块程序的设计与STM32单片机以及硬件电路构成了一个完整的系统，以致于智能煤气点火器各项功能能够正常实现。好的开发软件对于程序的编写和功能检测也是有帮助的。Keil

是一款兼容单片机C语言软件开发系统，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。与汇编语言相比，不仅在在功能上、结构性、可读性上有一定的有点，而且在可维护性上有明显的优势。并且C语言易学易用，可以很快上手掌握。而Keil其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也为软件程序的编写提供了一个良好的平台。首先便是在Keil上编写程序，开发软件，完成后对程序进行编译，调试。没有问题后可以将程序下载进单片机中进行功能上的调试，检测是否契合单片机的功能，是否能够正常实现功能。如若存在问题，应当再次对程序进行调试，直至智能煤气点火器功能全部实现。智能煤气加热点火器的应用软件程序主要包括：stm32单片机的操作系统软件程序,系统软件主应用程序,压力变化检测模块对应子程序,温度变化检测控制模块对应子程序,烟雾质量检测控制模块对应子程序,显示模块对应子程序。4.1主程序设计基于STM32的智能煤气点火器系统的主程序流程如下：首先，初始化各个系统的的子程序，定义变量并对压力检测模块进行初始化，进行压力检测并将信号传递给主控制器，主控制器对测得的压力做出判断是否超过设定值，若超过设定值，主控制器做出反应，发光二极管自动点亮，达到模拟自动点火的功能。其次，对温度检测模块进行初始化，进行温度检测并将信号传递给主控制器，主控制器将信号传递给显示屏显示。同时，对烟雾检测模块进行初始化，进行烟雾检测并将信号传递给主控制器，主控制器对测得的烟雾浓度做出判断是否超过设定值，若超过设定值，触发蜂鸣器报警。主程序流程图，如图4-1所示。图4-1主程序流程图4.2子程序设计4.2.1压力检测模块子程序设计压力检测模块子程序的具体流程如下：首先，初始化压力检测模块子程序，对实物的重量进行检测，获取实物重量的参数，获取AD采样数值，对获得的参数加以计算，计算出实物实际的重量。将计算所得的数值转换为电信号传递给主控制器，主控制器对测得的压力做出判断，判断是否超过预先的设定值。主控制器将信号传递给显示屏，显示实际的重量。若未超过设定值，则不断循环初始化，不断接收新的参数并计算，传递给显示屏显示。若测得的压力数值超过设定值，主控制器做出判断，发出指令，控制发光二极管点亮，达到模拟自动点火的功能，之后一直点亮，不断循环更新压力参数，直到压力恢复到设定值以下，二极管自动熄灭。压力检测模块子程序的流程图如4-2所示。图4-2压力检测模块子程序流程图4.2.2温度检测模块子程序设计基于STM32的智能煤气点火器系统的设计中，温度检测模块子程序的具体流程如下：首先对温度检测模块进行初始化，进行温度检测并将测得的信号传递给主控制器，主控制器将信号传递给显示屏，显示屏显示环境温度，之后不断循环更新温度。温度检测模块子程序流程图如图4-3所示。图4-3温度检测模块子程序流程图4.2.3烟雾检测模块子程序设计烟雾检测模块子程序的具体流程如下：首先对烟雾检测模块进行初始化，进行烟雾检测并将信号传递给主控制器，主控制器对测得的烟雾浓度做出判断是否超过设定值，若浓度正常未超过设定值，则不断循环初始化。若超过设定值，则触发蜂鸣器报警，之后不断循环。烟雾检测模块子程序流程图如图4-4所示。图4-4烟雾检测模块子程序流程图4.2.4显示模块子程序设计显示模块子程序的具体流程如下：首先对显示模块液晶显示屏的I/O口进行初始化，从压力传感器处得到实物的压力数据，从温度传感器处得到环境温度的数据，从烟雾传感器处得到烟雾浓度的数据，将所得到的数据一一显示出来。之后不断得到新数据，不断循环初始化。显示模块子程序设计图如图4-5所示。图4-5显示模块子程序第5章安装与调试 设计基于STM32的智能煤气点火器系统，需要在AltuimDesigner软件上设计绘制好STM32单片机和各个模块和设计电路的原理图，完成原理图的绘制后确认无误，根据原理图确定好所需要的元器件和模块，对电路板进行布线和布局。根据所需要的清单图对模块进行加工，模块加工完成后对模块的引脚和电阻和导电情况进行检测，没有问题后可以开始元器件的焊接，焊接过程中对相关硬件进行检测，防止出现错焊虚焊的情况。电路焊接完成检测无误后可以开始通电测试。将编好的程序检测完毕后，从开发软件中下载到STM32单片机上，可以开始对该设计进行测试，对于不能正常实现的功能要及时检查程序和硬件问题，直至调试成功。5.1硬件安装与调试步骤如下：1、用万用表检测电阻的电阻值，确保和原理图上的数值一致；2、用万用表检测各个模块和元器件的引脚，确保没有故障；3、对整个单片机板上的元器件进行合理布局和规划，防止走线出现问题；4、开始焊接元器件，焊接时候注意美观和整齐，细致焊接好引脚；5、完成焊接工作后，对元器