基于STM32的商用厨房监控系统-设计说明书
电子校园网 编号：
T0052203M-LW
设计摘要：
本设计是基于单片机的商用厨房监测系统，此系统是以温度、烟雾和燃气为主要研究对象，STM32F103单片机为主要控制关键。使用3路DS18B20获取当前3个地方的温度，使用传感器检测当前烟雾和燃气的浓度，搭配读卡器和IC卡进行供气和供电。OLED显示屏主要显示三个地方的温度、烟雾浓度、燃气浓度和当前燃气灶的状态。功能键可以设置温度阈值、烟雾阈值、燃气阈值和对供电卡、供气卡的操作，还可以通过WiFi将数据上传至腾讯云，在微信小程序中查看数据和设置三个阈值。当温度和烟雾都大于各自的阈值时，标志发生火灾，控制水泵的继电器工作；当燃气浓度大于燃气阈值，进行声光报警，控制风扇的继电器工作；当控制电器的继电器工作且出现故障时，进行声光报警，控制电器的继电器自动停止工作。厨房是每家每户都在用的也是最容易有安全隐患的地方，每年因为燃气使用不当发生很多事故，而本次设计从温度、烟雾浓度和燃气这三个方面进行检测，有数据异常时能及时做出反应和报警，而且还可以在手机上远程查看数据，因此可以有效地预防安全事故的发生。在生活中有着非常大的意义。
关键词：单片机；WiFi模块；阈值报警；温度检测；燃气检测；烟雾检测
字数：14000+
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目 录
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STM32F103单片机
3.2.2 电源电路和复位电路
3.3 显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
3.5 ESP8266-WIFI模块
3.6 RFID-读卡器模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 WiFi模块配网
5.3 气体浓度和温度检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 设置烟雾阈值实物测试
5.5 设置燃气阈值实物测试
5.6 设置卡实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2温度检测测试
6.3烟雾或燃气检测测试
6.4 设置温度阈值仿真测试
6.5 设置烟雾阈值仿真测试
6.6 设置燃气阈值仿真测试
6.7 设置卡仿真测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
该设计方案基于实际的厨房安全问题。随着当今经济的飞速发展，生活节奏越来越快。温度、烟雾和燃气是商用和家用场所中常见的安全隐患。火灾和燃气泄漏可能导致严重的人身和财产损失，而高温环境也可能对设备和人员造成伤害。因此本次设计的商用厨房监控系统具有重要意义。在火灾预防和安全方面，监控系统可以实时检测烟雾和温度异常情况，及时发现火灾迹象并触发报警，提高火灾预警和防范能力，从而保护人员和财产安全。在燃气泄漏检测方面，监控系统可以及时检测燃气泄漏情况，发出警报，避免燃气积聚导致爆炸和中毒事件，确保用户和环境安全。在自动化控制方面，基于STM32单片机的系统可以实现自动化控制，比如自动断电、关闭燃气阀门等，提高操作的便捷性和安全性。在早期预警方面，监控系统可以提供早期预警功能，及时通知相关人员采取适当措施，避免事态恶化，减少损失。在数据记录和分析方面，监控系统可以记录温度、烟雾和燃气数据，用于事后分析，帮助查明事故原因，为改进安全措施提供依据。在家庭安全方面，对于家庭用户，监控系统可以提供家庭安全保障，尤其对于老人、儿童和留守家庭有重要意义。在工业安全方面，在工业领域，监控系统可以用于监测生产环境，防止设备过热和化学品泄漏等情况，保障工作人员的安全。综上所述，基于STM32单片机的温度、烟雾和燃气监控系统对于火灾预防和安全、燃气泄漏检测、自动化控制、早期预警、数据分析以及家庭和工业安全方面都具有实际意义。这样的监控系统可以提高安全性、降低事故发生的风险，为人们的生产和生活提供更加可靠的保障。
1.2 国内外研究现状
我国在燃气使用以及普及上比较晚，在上个世纪 80年代之前，我国居民厨房所使用的燃料主要以煤炭以及草木性燃料为主，部分家庭可以使用到煤气灶。而煤气灶提供的燃料主要以罐装燃气为主，由于使用率和普及率较低，所以在燃气以及煤气报警领城，我国发展较慢。与西方欧美国家相比，由于西方欧美国家商品经济的发辰以及技术的不断进步，欧美国家的生活水平较高，所以天然气使用幸也较高，随之而来的就是由于天然气的大规模的使用，从而引起的各方面的厨房火灾以及爆炸等事故的发生。这些事故发生后，使得欧美国家的相关科研人员就在逐步的摸索燃气报警领域的相关技术产品的研发。对于燃气报警以及煤气报警等报警器或报警装置来说主要的核心部件就是气敏传感器。由于我国燃气的使用率较低以及使用的吋间较为晚，我国在煤气报警器的核心部件，气敏传感器的技术研发以及产品开发上相对于欧美国家要落后。在进入21 世纪以后，由于我国西气东输工程以及从俄罗斯中亚地区不断购买天然气，并且通过西气东输管道源源不断输送到东部等卡要城市以及沿海省份，使得我国天然气的音及率和使用率不断的提开。时至今天，基本每个大城市居民小区均己普及了天然气以及燃气的使用。这就使得我国也要面临着欧美国家十几年前需要面临的燃气使用安全问题。对于燃气报等装置方面的研发与生产，我国本着先解决有没有再解决好不好的这个原则。首先模仿和克隆欧美国家成熟的燃气报警装置，学习他们燃气报警装置的技术以及生产工艺，不断地将其国产化。虽然在最开始我国自行生产的燃气进漏报等装登的性能以及产品质量与欣美国家生产的产品有者较人的差距，但是随着我国科技人员不断的借鉴与创新以及对新产品的研发，我国国产的燃气油漏报誓装置的技术己经日趋的完善。
在燃气泄漏报警器领域，我们的邻国日本一直走在世界的前列。早在1963 年日本新宇宙电机株式会社就己经成功的研发出了一款接触式的漏气报警器，这种新型的漏气报警器经过不断的改良以及实验，最终在一年半左右的时间内得以形成产品，并投放市场进行使用。该燃气泄漏报警器不但可以检测到了泄漏的燃气，同时还能检测到燃烧不充分产生的一氧化碳有害气体。该报譥器一经推出就广泛地应用于厨房以及浴室等家用场所。但是这种报警器也有它的缺点，其制造成本较高、动作相对不灵敏以及使用寿命较短等方式制约了发展。面对这些问题，随着科技的不断发展，半导体技术以及集成电子技术的不断进步，在1969年，日本又研制出了世界上第一台半导体式燃气泄漏报答器。为了降低火灾的危险以及爆炸的隐患，日本政府还在1981 年制定了相关法律，通过法律的手段来普及报警器的使用，首先在餐馆、宾馆等人员密集场所进行安装使用，尽可能的避免因燃气进漏造成火灾爆炸引起的群死群伤事件的发生。但是在1983年，日本的静冈县还是发生了一起因燃气爆炸造成的群死群长事件，该事件为日本政府和日本国民敲响了警钟，使日本政府与日本国民充分意识到了燃气报警器的重要性。事件之后，日本政府通过法律强制规定了在石油液化气企业以及居民餐馆等众多公共场所等有可燃气体的地方，必须使用燃气报警装置。日本在通过法律推行燃气报警装置的同时，也在技术上不断的创新与发展，特别是对燃气报警装置的主要核心部件气饭电阻的研发上没入了大量的精力以及科研经费，使得今天日本在燃气报警领城技术远超于欣美等国家。同吋，日本因燃气泄漏造成的火灾以及爆炸引起的人员以及财产损失也远低于欧关等发达国家。
1.3 课题主要内容
本设计是基于STM32的商用厨房监控系统，主要实现以下功能：
1.通过OLED显示温度、烟雾浓度、燃气浓度及其阈值等内容；
2.通过RFID进行供电或供气
3.温度大于温度阈值且烟雾浓度大于烟雾浓度阈值，模拟发生火灾，进行声光报警，水泵继电器打开；
4.燃气浓度大于燃气浓度阈值，进行声光报警，风扇继电器打开；
5.通过WIFI将数据发送给手机，也可以通过手机设置阈值；
