基于STM32的一氧化碳檢測系統研究

張鵬程　應斌鋮　王金怡　朱毅文　陳錫愛

摘 要：本文基于ARM微處理器平臺，設計了一種低成本、高靈敏度的一氧化碳濃度檢測報警系統。本系統以STM32F103為主控芯片，通過ADC通道采集現場環境的一氧化碳濃度。通過串口將數據上傳至上位機，形成實時濃度曲線圖，便于分析濃度的變化趨勢，并將歷史數據存入數據庫，同時將數據上傳至云端，方便用戶在其他客戶端讀取信息。

關鍵詞：STM32 一氧化碳檢測 物聯網 在線檢測

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0043-02

一氧化碳是種無色、無味的氣體，吸入后對人體有十分大的傷害。它會結合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白導致人缺氧。隨著現代工業的發展、城市化的進程加快以及車輛的普及，工業上的有害氣體大量產生，其中最常見的便是一氧化碳，暴露在過量一氧化碳中可能嚴重損害心臟和中樞神經系統，會有后遺癥。因此對一氧化碳濃度的檢測研究是必不可少的。

基于STM32的一氧化碳濃度檢測系統，以STM32為主控芯片，利用ADC通道采集一氧化碳檢測模塊的輸出信號，同時以500ms為一個發送周期，將信號簡單濾波處理后通過串口傳至服務器端的上位機，上位機可根據所接受數據擬合出實時濃度變化曲線，并將所得數據保存至SQLite數據庫，再由服務器將數據更新至網頁傳至云端。當使用者需要了解所測地區的一氧化碳濃度時，使用身邊的終端設備連接互聯網登錄主頁，即可查看實時的一氧化碳濃度。

1 系統整體設計

該檢測系統由上下位機和云端網頁三部分組成，其中上位機由QT Creator開發制作完成，可以運行在Windows系統環境下，其功能包括串口通訊、數據記錄、曲線擬合、數據庫更新等。下位機是以STM32微處理器為主控芯片，與多個外設模塊連接而成的硬件系統，在下位機中，以STM32為主控芯片，利用ADC通道采集一氧化碳檢測模塊的輸出信號，將信號簡單處理后通過串口傳至服務器端的上位機，上位機可以擬合出實時濃度變化曲線，并將數據同時保存至數據庫，再由服務器將數據更新至網頁傳至云端。當使用者需要了解所測地區的一氧化碳濃度時，使用終端設備連接互聯網登錄主頁，即可查看實時的一氧化碳濃度。系統結構如圖1所示。

2 上下位機軟件設計

下位機的開發基于MDK，上電后，系統分別初始化LCD模塊、ADC模塊、串口通訊模塊。通過ADC通道采集檢測模塊的模擬電壓信號后，獲得一氧化碳濃度的數據。將原始數據進行簡單均值濾波處理后顯示在所接LCD外設上，同時以500ms為一個發送周期通過串口模塊發送數據至服務器。

上位機基于Qt Cteator開發，在上位機界面設置好串口以及波特率，連接下位機后可以接收到數據，將數據以曲線形式顯示，能夠直觀看到濃度隨時間變化的曲線。同時，利用Qt自帶的數據庫SQLite能夠將數據進行歷史備份。利用上位機可以方便地查看到歷史采集數據。圖2是上位機界面。

上位機中歷史數據查看欄下可以對歷史數據進行簡單的操作，可以根據時間對數據庫進行搜索，同時對行數據進行刪除操作。

3 網頁設計

網頁開發基于WampServer，WampServer是一款多平臺的Apache Web服務器、PHP解釋器以及MySQL數據庫的整合軟件包。開發語言采用PHP語言與HTML超文本語言。通過PHP接入SQLite，實例化后，打開數據庫，讀取其中的數據，再以表格的形式顯示在網頁上并上傳至云端，當使用者利用終端設備接入互聯網登錄主頁時，便可以隨時隨地查看所測的濃度數據。

4 結語

對于現代工業快速發展導致的有害氣體大量產生的現象，亟需對一氧化碳濃度進行研究檢測，過高濃度的有害氣體，將嚴重威脅到人員的生命安全，給社會帶來巨大的經濟損失，因此我們需要一種方便使用者能夠即時查看所測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系統能夠有效地解決這個問題，在所需測量的地區架設好檢測裝置，利用總線即能夠有效監測濃度，一旦濃度超標，便發出警報，避免災害的發生。

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