远距离输气管道多节点检测控制系统设计

远距离输气管道多节点检测控制系统设计第2章系统总体结构设计在功能结构模块设计的基础上，系统设计对每个功能模块的具体实现过程以及系统功能模块的输入、输出和处理过程进行了详细描述。这通过使用特定的传感器设计硬件来实现系统的整体功能，有效地避免了系统实现阶段的编程要求。2.1设计方案本设计是STM32F103C8T6单片机为控制核心，风速传感器，水位传感器，震动传感器、温湿度传感器、OLED、按键与单片机通信，实现对气体检测。系统框图如下图：图2-1结构框图2.2功能需求分析功能需求分析是对燃料泄漏警报系统所需功能的详细分析和规划。通过对用户需求和系统目标的深入理解，确定系统需要具备的各项功能。以下是对燃料泄漏警报系统功能需求的详细描述：实时采集管道的压力、气体状况、温度和油流量等参数数据，并确保数据的准确性和可靠性。使用STM32微控制器和传感器模块构建检测节点，能够精确地采集并传输数据。通过ZigBee通信技术，实现检测节点到网关节点的无线数据传输，确保数据的实时传输和可靠性。采用ZigBee通信协议，建立节点之间的稳定通信连接，以便快速传输数据并实时监测管道状态。网关节点负责接收来自检测节点的数据，并将数据传输到监控中心进行处理和分析。监控中心使用上位机应用程序接收、显示和保存来自下位机的数据，实现数据的处理和记录。设定阈值参数，当检测到管道参数超过预设阈值时，触发报警机制，及时警示操作人员。提供报警指示器或报警声音，以便快速响应泄漏情况并采取相应措施。实时监测管道的压力、气体状况、温度和油流量等参数，以及管道上方的火焰状况。通过监控中心对管道参数进行实时监控和分析，确保管道运行正常，并及时发现异常情况。上位机应用程序将监测到的数据保存到数据库中，方便后续的数据管理和分析。用户能够通过上位机应用程序查询历史数据，并进行数据分析和报表生成。通过对燃料泄漏警报系统的功能需求进行详细分析，可以确保系统能够满足用户的实际需求，并为后续的系统设计和开发提供指导和依据。2.3单片机型号选型51单片机，也称为8051单片机，是一种经典的8位单片机系列。它由Intel公司于上世纪80年代推出，具有广泛的应用和成熟的生态系统支持。51单片机具有低成本、易学易用、资源丰富的特点，适用于小型嵌入式系统和简单控制任务。它采用汇编语言和C语言进行编程，支持多种外设接口，如GPIO、定时器、串口等。由于其简单性和稳定性，51单片机在教育、学习和一些传统嵌入式应用中仍然广泛使用。32单片机，也称为ARMCortex-M系列单片机，是现代嵌入式系统开发中常用的32位单片机系列。它基于ARM架构，具有高性能、低功耗、丰富的外设和强大的计算能力。32单片机适用于复杂的嵌入式应用，如智能家居、工业自动化、物联网等领域。它支持多种编程语言，如汇编语言、C语言和高级语言，具有丰富的开发工具和生态系统。32单片机提供了丰富的外设接口和功能模块，如GPIO、SPI、I2C、定时器、ADC等，以满足复杂系统的需求。此外，32单片机还具有更强的计算性能和扩展性，可以支持更复杂的算法和任务。相对于51系列而言，这是一个很大的优点REF_Ref14747\r\h[18]。因此，本文选择了32系列的单片机。STM32F103C8T6单片机正好满足该系统的需要。STM32F103C8T6单片机的优点包括:强大的处理能力：STM32F103C8T6采用Cortex-M3内核，运行频率高达72MHz，具有较强的计算和处理能力。它能够处理复杂的任务和实时要求，并提供快速的响应能力。丰富的外设接口：STM32F103C8T6拥有丰富的外设接口，包括多个通用I/O引脚、UART、SPI、I2C等串行通信接口，以及定时器、ADC和DAC等模拟数字转换接口。这些接口的丰富性和灵活性使其能够适应不同的应用需求。丰富的存储器资源：STM32F103C8T6拥有64KB的Flash存储器和20KB的SRAM，可以用于存储程序代码和数据。同时，它还支持外部存储器扩展，如外部Flash和SD卡，满足大容量数据存储的需求。低功耗设计：STM32F103C8T6具有优秀的低功耗特性，可以在不损失性能的情况下实现低功耗运行。它支持多种低功耗模式，如睡眠模式和停止模式，在需要长时间运行的应用中能够节省能源。强大的开发生态系统：STMicroelectronics为STM32系列提供了完善的开发工具和生态系统支持。用户可以使用官方提供的开发板和开发套件，配合IDE（集成开发环境）如KeilMDK或STM32CubeIDE进行开发。此外，STMicroelectronics还提供了丰富的文档、示例代码和技术支持，使开发者能够更方便地进行开发和调试工作。图2-2单片机原理图2.4系统运行环境该远距离输气管道多节点检测控制系统设计，是基于STM32系列单片机搭载各种硬件设备实现的。2.4.1硬件环境本系统需要一定的硬件设备支持：（1）STM32F103C8T6单片机核心板模块；（2）风速传感器、温湿度传感器、水位传感器、震动传感器；（3）蜂鸣器、按键、LED灯、OLED显示屏；（4）硬件间排线等若干。2.4.2软件环境系统对软件环境的要求如下：（1）电脑操作系统：Windows10；（2）开发软件：KeiluVision5；（3）程序语言：C语言；（4）程序下载串口软件：FlyMcu；（5）网络协议：TCP/IP。2.5总体方案设计第一步：通过图书馆和网络查询到所需要的资科，要各个硬件器件的详细资料，包括STC89C52芯片的资料、传感器模块的详细资料及其介绍和各个品种的优缺点。第二步：识别系统模块，明确模块之间的关系，收集有关硬件和软件的信息；第三步：项目规划、系统结构定义、整体系统结构定义和基于结构的示意图表示；第四步：使用软件完成硬件电路设计和元器件电路设计。通过接口示意图和原理图构建系统组件；第五步：遵循系统管理流程，完成软件开发，并制定关键时间表；第六步：进行仿真，验证系统是否能够执行按需控制功能，并组织论文。第3章系统硬件部分设计3.1系统总体设计本系统设计一个远距离输气管道多节点检测控制系统设计，全部硬件开发主要包含风速传感器、水位传感器、温湿度传感器、震动传感器、按键、LED灯、OLED、蜂鸣器。图3-1总体原理图3.2系统主要功能模块设计多节点远程燃气管道传感器控制系统的设计主要包括风速传感器模块、水位传感器模块、振动传感器模块、温湿度传感器模块、冲击模块、OLED显示模块和最小单片机系统。3.2.1GD-FS-485风速传感器功能模块设计GD-FS-485风速传感器功能模块是一种基于485总线通信的风速测量设备。它具有高精度、快速响应和可靠性强的特点，可广泛应用于气象监测、环境监测、风力发电等领域。该模块通过传感器感知风速信号，并通过485总线与主控设备进行数据通信，实时传输风速数据。同时，该功能模块还具备低功耗、抗干扰能力强、安装简便等特点，为用户提供了一种可靠而便捷的风速测量解决方案。GD-FS-485风速传感器功能模块具有以下主要特点和功能：GD-FS-485风速传感器功能模块采用先进的风速测量技术，能够提供高精度的风速测量结果，满足对精确测量的需求。该功能模块具有快速响应的特性，能够及时捕捉和反映风速的变化，实现实时监测和数据更新。通过优化的设计和精选的材料，GD-FS-485风速传感器功能模块具有较高的可靠性和稳定性，能够在不同环境条件下正常工作。该功能模块采用485总线通信协议，与主控设备进行数据传输。这种通信方式具有抗干扰性强、传输距离远的特点，适用于大范围和复杂环境下的风速测量应用。GD-FS-485风速传感器功能模块采用低功耗设计，能够有效节省能源，延长使用寿命，适合长期运行的应用场景。该功能模块结构紧凑、重量轻，安装简便。用户可以根据需要选择合适的安装方式，如固定在杆塔上、挂装在墙面等，满足不同应用场景的需求。综上所述，GD-FS-485风速传感器功能模块具备高精度测量、快速响应、可靠性强、485总线通信、低功耗设计和安装简便等特点和功能，为风速测量提供了可靠且方便的解决方案。图3-2风速传感器原理图3.2.2YF-S201水位传感器功能模块设计YF-S201水位传感器功能模块是一种用于测量水位的设备，具有高精度、可靠性强和易于安装的特点。该功能模块通过传感器感知水位信号，并将测量结果输出给主控设备。它适用于各种水位监测和控制场景，如水箱水位监测、河流水位监测等。该功能模块可提供实时的水位数据，同时具备防水设计和耐腐蚀性能，可在恶劣环境下长期稳定运行。它是一种可靠且方便的水位测量解决方案。原理：YF-S201水位传感器功能模块是一种基于浮子原理的水位传感器。其原理是通过安装在浮子上的磁性材料与传感器内部的霍尔效应传感器进行互动，当浮子随着水位的变化上下移动时，磁性材料会引起霍尔效应传感器的输出变化。传感器将这些变化转换为电信号，并输出给主控设备，从而实现对水位的测量。YF-S201水位传感器功能模块具有高灵敏度、高精度和快速响应的特点，适用于液体水位测量的各种应用场景。图3-3水位传感器原理图3.2.3SW420震动传感器功能模块设计SW420震动传感器功能模块是一种用于检测振动和震动的设备。该模块基于压电传感技术，能够感知周围环境中的震动信号，并将震动强度转化为电信号输出。它具有高灵敏度、快速响应和低功耗的特点，可广泛应用于安防监控、物体检测和震动报警等领域。该功能模块可以通过数字或模拟接口与主控设备进行连接，实时传输震动数据。它还具备紧凑的尺寸和简单的安装方式，方便用户快速部署和使用。SW420震动传感器功能模块为实时监测和识别震动事件提供了可靠的解决方案。图3-4震动传感器原理图3.2.4DHT11温湿度传感器功能模块设计DHT11温湿度传感器是一种数字式温湿度传感器模块，通过内置的感温元件和湿度元件实时测量环境的温度和湿度。该传感器具有简单、易用的特点，通过单一的信号线与主控设备进行通信。DHT11传感器具有高准确性和稳定性，能够在广泛的温湿度范围内提供可靠的测量结果。它具备低功耗、响应速度快和尺寸小的优点，适用于各种温湿度监测和控制应用，如室内温湿度监测、气候控制系统和农业环境监测等。通过DHT11温湿度传感器，用户可以方便地获取实时的温湿度数据，为各种应用提供有效的环境监测和控制。图3-5温度传感器原理图3.2.5按键功能模块设计按键功能模块是一种用于检测按键操作的设备。它通常由按键、电路和接口组成。按键功能模块具有简单、易用的特点，用户只需轻按按键即可触发相应的动作或功能。它可以与各种电子设备或主控系统进行连接，如微控制器、开发板或电子产品等。按键功能模块广泛应用于各种电子设备中，如遥控器、键盘、游戏手柄、工控面板等。它提供了一种简单直观的操作方式，为用户提供了便捷的输入方法。通过按键功能模块，用户可以快速、准确地进行各种控制和操作，实现功能的切换、选择和确认。图3-6按键消抖3.2.6SSD1306OLED显示功能模块设计产品特点：OLED为自发光材‎‏料‎‏，不需‎‏用‎‏到背‎‏光板，‎‏同时视角广、‎‎‏‏画质均匀、反‎‏应速度‎‏快、‎‏较‎‏易彩色‎‏化‎‏、用‎‏简单驱‎‏动电路即可达‎‎‏‏到发光、制程‎‏简单、‎‏可制‎‏作‎‏成挠曲‎‏式‎‏面板‎‏，符合‎‏轻薄短小的原‎‎‏‏则，应用范围属于中‎‏小尺寸面板。显示方面：适用于中小型板材。在介绍方面：从广泛的角度积极报告；反应速度和图像稳定性；亮度高，色彩丰富，分辨率高。工作条件：驱动电压低，能耗低，可与太阳能模块、集成电路等兼容。适应性强：使用玻璃基板可以制作出大面积的平板显示屏；如果使用柔性材料作为基底，则可以制作折叠显示器。由于OLED是一种完整的非真空设备，具有抗冲击和低温（-40°C）等特性，它也有非常重要的军事应用，例如坦克和飞机等现代武器的显示终端。图3-7OLED原理图3.2.7通讯模块设计ZigBee模块是一种基于ZigBee无线通信技术的设备模块，用于构建无线网络和实现设备间的数据传输。它采用低功耗、短距离通信的特点，以低成本和高效能的方式连接和控制多个设备。ZigBee模块具有小尺寸、低功耗、稳定性好的特点，适用于各种物联网应用场景，如智能家居、工业自动化、能源管理等。通过ZigBee模块，设备可以实现可靠的无线通信，实时传输数据并与其他设备进行互联，实现远程监测、控制和数据交换。它为物联网应用提供了灵活性和可扩展性，为实现智能化和互联互通的设备提供了便利和可靠的通信解决方案。。ZigBee模块具有以下主要特点和功能：低功耗设计：ZigBee模块采用低功耗的无线通信技术，使其能够长时间运行，并适用于电池供电设备。它通过有效的能量管理机制和休眠模式，实现能耗的最小化，延长设备的使用寿命。自组网能力：ZigBee模块支持自组网功能，可以建立自适应的无线网络。设备可以根据网络拓扑结构自动配置和调整，实现设备之间的互联和通信。这种自组网能力使得网络的扩展和部署更加灵活和方便。高度可靠的通信：ZigBee模块采用低功率、短距离通信，减少了干扰和信号衰减的影响，提供了稳定和可靠的通信连接。它还支持自动信道选择和频谱扩展技术，以避免与其他无线设备的冲突。网络安全性：ZigBee模块提供了高级的安全机制，包括数据加密、身份验证和访问控制等，以确保网络的安全性和数据的保密性。这种安全性机制可以防止未授权的访问和数据泄露，提供了可靠的数据传输和保护。灵活的应用领域：ZigBee模块广泛应用于各种物联网应用领域，如智能家居、工业自动化、智能农业、智能健康等。它能够连接和控制多种设备，实现智能化和互联互通的场景，为用户提供更便捷、高效的生活和工作体验。通过ZigBee模块，用户可以构建灵活、可靠的无线通信网络，实现设备之间的互联和数据传输。它为物联网应用提供了强大的支持，促进了智能化和互联互通的发展。图3-8zigbee原理图第4章软件系统设计功能模块系统功能的设计是满足需求设计的，如果能告诉所有处理特别程序需要的设备，如果该系统对投入、产出和模块作了准确的描述，就能使程序更有效地避免该系统的应用阶段。4.1软件主流程图主程序首先对单片机进行初始化，使得相应的I/O口以及中断寄存器置位，以满足接下来的操作。图4-1系统软件主流程图4.2温湿度传感器程序的设计在温湿度传感器程序设计中，如果检测到总线处于非活动状态，服务器将丢弃当前的总线状态，并等待DHT11传感器做出响应。这样的设计确保了在总线空闲时能够准确地与DHT11传感器进行通信，避免了数据干扰或冲突的可能性。通过相应的函数或方法检测总线的活动状态。例如，可以使用传感器和服务器之间的通信接口来判断总线是否处于活动状态。根据检测到的总线状态进行判断。如果总线处于非活动状态，表示当前没有数据传输，服务器需要等待DHT11传感器的响应。当检测到总线处于非活动状态时，服务器应将当前的总线状态丢弃，即忽略任何来自总线的数据。在丢弃总线状态后，服务器应进入等待DHT11传感器响应的状态。可以通过发送请求给DHT11传感器并等待其响应的方式来实现。这可能需要使用适当的函数或方法进行通信和同步操作。一旦服务器接收到来自DHT11传感器的响应，可以进行相应的处理。这可能包括解析传感器返回的温湿度数据，并根据需要进行进一步的操作或反馈。通过以上步骤，温湿度传感器程序设计可以确保在总线处于非活动状态时，服务器能够正确地处理与DHT11传感器的通信，从而获得准确的温湿度数据。这种设计策略提高了系统的稳定性和可靠性，确保了数据的准确性和一致性。图4-2DHT11时序图总线的低电平表明DHT11推送响应信号。如果响应信号读数为高电平，则DHT11将不响应。检查连接是否正确。当您发送最后一条DHT1150数据消息时，我们的公交车处于睡眠状态，然后牵引阻力增加。图4-3所示DHT11接线图4.3按键模块程序的设计目前各种键盘结构主要利用机械触点的短路和断开效应来产生电压信号，然后将电压信号传输到CPU。由于机械触点的弹性，在闭合和打开时会发生滚动。振动持续时间取决于开关的机械财产，通常在5-10ms之间。图4-4显示了制造和断开过程中电压波动的形式：图4-4键闭合及断开时的电压抖动波形为了确保CPU对单个按键操作只执行一次输入处理，可以采取以下措施来消除按键抖动和手动操作持续时间影响：按键在按下或释放时会产生抖动现象，导致多次触发输入处理。为了消除抖动影响，可以使用硬件或软件方法进行按键消抖处理。硬件方法可以采用RC电路或滤波器来平滑按键信号，软件方法可以通过软件延时和状态判断来确定有效按键操作。为了防止手动操作持续时间对输入处理的影响，可以引入适当的延时机制。在检测到按键按下后，可以设置一个适当的延时时间窗口，在该时间窗口内只处理一次输入。通过控制延时时间，可以确保单个按键操作只触发一次输入处理，避免多次触发的问题。为了追踪按键操作的状态，可以使用状态标记变量来记录按键的状态，如按下、释放等。在处理输入时，通过判断状态标记来确定是否执行输入处理，从而避免重复处理的情况发生。可以通过中断方式来处理按键输入。将按键的触发与CPU的中断相连，当按键按下或释放时触发中断，CPU在中断服务程序中处理输入。这种方式可以实现快速响应和精确处理，有效地避免了抖动和持续时间影响。通过以上措施，可以确保CPU对单个按键操作只执行一次输入处理，提高系统的稳定性和可靠性。同时，合适的按键设计和按键操作规范也能够减少抖动和操作持续时间影响的发生。图4-5RC去抖动电路4.4OLED显示模块程序的设计OLED，也被称为有机LED，是一种机电激光屏幕。OLED具有自发光、无背光、对比度高、厚度薄、视角宽、响应快等优点。它适用于柔性面板，温度范围宽，结构和制造工艺简单，被认为是下一代平板显示器的新技术。OLED显示屏技术具有自发光特性，具有非常薄的有机材料涂层和玻璃基板。当电力流动时，OLED显示器会发光，并且具有宽视角，可以节省能源。这个屏幕自2003年以来一直被用于MP3播放器。所有的液晶显示器都需要背光，而有机发光二极管则不需要，因为它们自己发光。同样的屏幕应该能更好地显示OLED。以目前的技术，OLED的尺寸很难缩放，但分辨率确实很高。图4-6OLED显示屏原理图第5章系统测试在这一部分调试中，由于时间限制，我们无法创建一个真正的PCB来调试系统软件。因此，只能使用建模软件Proteus对系统进行建模。使用KeiluVeision编译器将其转换为十六进制文档，然后将十六进制文件下载到微控制器，以便使用Proteus软件进行调试。Proteus是一款来自英国LabCenterElectronics的EDA软件。它还可以模拟MCU和外部设备。它是目前用于单片设计和外部器件建模的最佳专业工具。这个新项目中的软件调试包括使用KeilUvision5集成开发工具对STM32进行调试和建模，以实现新项目中编写的代码。STM32的调试必须焊接到PCB的调试连接器上，才能连接到J-Link或ST-Link单级调试方法，并且必须在PC上安装相应的调试按钮。裸卡的调试方法有很多，包括最常用的照明方法、串口打印（printf）和模拟调试器断点调试方法（J-Link或ST-Link）。这种被称为白色的灯的照明模式是通过将LED灯焊接在单片开发板上来设置的一旦安装了与灯相对应的引脚，就将灯的程序短语添加到要调试的代码中。仔细观察灯的打开和关闭频率，或者如果存在某些程序的灯不闪烁的问题，您可以看到哪个代码有故障。打印串口：配备部分STM32串口正常工作，然后在PC上运行专用串口调试器应用程序，将调试信息打印到待调试程序的串口上。在发生软件错误的情况下，在大多数情况下打印信息并不容易，而且可能会合理地发生未知错误。调试模拟器并选择硬件配置调试器和MDK软件紧密集成的方法退出程序。程序在断点处自动停止，然后调试器可以一步一步地检查数据转换。信息，然后调试。5.1系统实物图图5-1系统完整实物图5.2测试目的软件测试的目的是确保软件的质量和可靠性。它是软件开发生命周期中的重要阶段，通过系统性地执行测试活动，旨在发现潜在的缺陷、错误和问题，并提供改进和修复的机会。软件测试的目标包括以下几个方面：软件测试的主要目标是发现软件中的缺陷、错误和异常行为。通过设计和执行测试用例，测试人员可以检查软件的各个功能和组件，以确定是否存在功能性或非功能性方面的问题。软件测试有助于验证软件是否满足用户需求和规格说明。通过与需求文档进行对比，测试团队可以确保软件的功能和行为与预期一致，并满足用户的期望。通过对软件进行全面和深入的测试，可以提高软件的质量水平。发现和修复缺陷有助于减少软件在实际使用中的错误和故障，提高用户体验和满意度。软件测试不仅仅是发现问题，还可以帮助开发团队在早期阶段发现和纠正潜在的问题。通过持续的测试活动，可以提前识别和解决潜在的风险，避免问题在后续阶段变得更加复杂和昂贵。软件测试有助于确保软件在不同环境和使用条件下的稳定性和可靠性。通过模拟实际使用场景和边界条件，测试团队可以验证软件在各种情况下的性能和可靠性，并识别潜在的性能问题和瓶颈。总而言之，软件测试的目的是提高软件质量、验证需求、预防问题、确保稳定性和可靠性。它是保证软件交付和使用过程中的重要环节，为用户提供可靠、高质量的软件产品和服务。5.3测试原则测试原则是在软件测试中的基本准则，旨在指导和规范测试活动。其中包括全面性原则，即测试应涵盖软件的所有功能和组件；独立性原则，即测试应独立于开发过程和其他测试活动进行；错误定位原则，即测试应能够准确地定位和报告发现的缺陷；早期测试原则，即测试应尽早地开始并持续进行；迭代原则，即测试应随着软件开发的迭代周期进行调整和改进；可追溯性原则，即测试结果和活动应具有可追溯性和可验证性；资源优化原则，即测试应合理分配和利用资源；优先级原则，即测试应根据风险和重要性确定测试优先级；自动化原则，即测试应尽可能地自动化以提高效率和准确性；团队协作原则，即测试团队应与其他团队紧密合作并共同努力以达到共同的目标。这些测试原则对于建立高质量、可靠性和可维护性的软件产品至关重要，并为测试团队提供了指导和方向。5.4数据显示功能测试下边是远距离输气管道多节点检测控制系统设计的数据测量，测量得到节点1的温度为29.5摄氏度，气体浓度为75，压力位86，流量为0，无火焰，需要报警；节点2的温度为29.5摄氏度，气体浓度为116，压力位72，流量为0，无火焰，数据超过阈值，需要报警。当采集到的数据超过阈值时，蜂鸣器会报警。如图所示。图5-2数据显示第6章总结与展望6.1总结在论文的研究内容中，首先对国内燃料泄漏警报系统的现状进行了详细调研和分析，发现目前在燃料泄漏监测领域存在一些问题和挑战。接着，针对这些问题，本论文提出了基于ZigBee技术的燃料泄漏警报系统的设计和实现方案。通过对系统各个组成部分的详细描述，包括检测节点、网关和控制节点以及监控中心的功能和工作原理，论文展示了系统的整体架构和实现细节。检测节点利用STM32微控制器和传感器模块实时采集燃料管道的压力、气体状况、温度和油流量等参数数据，并通过ZigBee通信将数据传输到网关节点。网关节点负责接收来自检测节点的数据，并将数据传输到监控中心进行处理和分析。监控中心由PC和服务器组成，负责接收来自网关节点的数据，并实现数据接收、显示、保存和报警等功能。本论文的实验结果表明，基于ZigBee技术开发的燃料泄漏警报系统能够实现实时监测和报警的目标。通过实时采集和传输的数据，监控中心能够及时检测到燃料泄漏事件并进行相应的报警和处理。系统的稳定性和可靠性经过了多次实验和测试的验证。最后，在总结部分提出了进一步的改进和优化建议。例如，可以进一步优化系统的功耗和通信距离，提高系统的可扩展性和适用性。此外，还可以加强系统的安全性，增加对数据的加密和访问控制功能，以保护数据的机密性和完整性。综上所述，本论文通过基于ZigBee技术的燃料泄漏警报系统的设计和实现，实现了燃料泄漏的实时监测和报警功能。研究结果表明系统具有良好的稳定性和可靠性，并提供了一定的改进和优化空间。该研究对于提升燃料泄漏监测和安全防护的技术水平具有一定的参考价值。6.2展望设计以远程防盗为研究对象，在具体分析传感器、GPS、OLED、蜂鸣器等，明确提出了基于微控制器的报警系统。所有项目的主要目标如下：（1）在分析相关信息和国家行业标准的基础上，建立了报警系统，在此基础上明确提出将传感器和OLED模块连接到报警软件系统；（2）针对上一节提到的问题，明确提出了一种用气体探测器和微控制器控制所有系统的设计方案。（3）基于市场上热传感器的研究和选择，改进传感器的获取（4）电路的硬件配置采用传感器传感元件和STM32作为主板芯片。参考文献[1]张鹏,秦飞舟.基于ZigBee技术的室内可燃气体监测系统[J].电脑知识与技术,2015,11(27).[2]徐科军,马修水,李小林,等.传感器与监测技术[M].4版.北京:电子工业出版社,2016.[3]张青春,王伟庚,孙志勇.ZigBee技术在塔吊安全监测预警系统中的应用[J].计算机测量与控制，2014,22(08).[4]姜绍君,王忠健.基于CC2530的短距离无线通信系统的实现[J].物联网技术,2018,8(10).[5]宋绍成.基于ZigBee的化工可燃气体与有毒气体智能报警终端硬件设计[J].黑龙江科技信息，2013,17(27).[6]姚思娴,顾敏明,何黎明，等.基于ADuCM360的无线低功耗有毒气体探测器[J].物联网技术，2016，6(10).[7]吴向成,漆为民,李鹏.基于ZigBee的可燃气体监测报警系统的设计[J].电视技术，2018，42（09）.[8]田羿,胡佳星,谭鸿棣,等.基于ESP8266和Zigbee的宿舍火情监测预警系统[J].科技与创新,2022,2(02).[9]陶奉春.基于ZigBee的智能家居安防系统的设计与实现[J].电脑知识与技术,2020,8(03).[10]刘雁.基于ZigBee通信和ARM控制器的车内有害气体浓度带电检测[J].中国电子科学研究院学报,2018,12(11).[11]LiHong,ChenFurong.ResearchonHarmfulGasDetectionandAlarmSystemBasedonZigBeeTechnology[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2021,(07).[12]AndreySomov,AlexanderBaranov,DenisSpirjakin.ResearchonHarmfulGasDetectionandAlarmSystemBasedonZigBeeTechnology[J].Sensors&Actuators:A.Physical,2014,(06).[13]WonHyuckChoi,MinSeokJie.DevelopmentofRealTimeHarmfulGasDetectingEmbeddedSystem[J].AppliedMechanicsandMaterials,2014,(11).[14]MarzoukSayedAM,AbuhattabBasharY,AlnaqbiMohamedARA,BufarooshaMunaS，Al-MarzouqiMohamedH,AbdullatifNadia.Development,characterization,andapplicationsofaportableanalyzerforcontinuousmonitoringofHSingasstreams[J].MeasurementScienceandTechnology,2023,(01).[15]PeñaAlvaro,AguileraJuanDiego，MatataguiDaniel，delaPresaPatricia，HorrilloCarmen，HernandoAntonio，MarínPilar.Real-TimeMonitoringofBreathBiomarkerswithAMagnetoelasticContactlessGasSensor:AProofofConcept[J].Biosensors,2022,(10).[16]陈庆华,周炯良,曹伟峰,等.熏蒸系统气体浓度检测终端的设计与实现[J].IOPConferenceSeries:MaterialsScienceandEngineering,2018,394(3).[17]陈振钊,林佳茵,黄淑芬,等.基于STM32的一氧化碳监测系统设计[J].信息与电脑(理论版),2021,33(13):65-67.[18]刘江霞,元红妍,范宝德.工业园区大气污染物高精度在线监测系统设计[J].仪表技术与传感器,2021(05):82-86.[19]张国岳.地下管网GSM网络气体检测节点设计[J].制造业自动化,2014,36(22):32-35.[20]王换换,王晓荣,刘超.工业在线气体检测仪的设计与实现[J].电子技术应用,2018,44(01):49-51+56.DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172186.[21]洪涛,梁晓瑜.基于STM32和CC1101的受限空间关键气体浓度检测系统[J].仪表技术与传感器,2020(03):67-72.[22]郭小烨,王洋.基于STM32的手持式气体检测仪[J].计算机测量与控制,2022,30(09):265-271.DOI:10.16526/ki.11-4762/tp.2022.09.040.[23]方帆,许雪艳.基于STM32的便携式室内空气质量检测系统设计[J].蚌埠学院学报,2022,11(02):51-54.DOI:10.13900/ki.jbc.2022.02.009.[24]李得至,邓鹏,唐文涛,等.基于云平台的智能实验室远程监控系统[J].机电工程技术,2021,50(03):132-134.附录A总原理图

B程序//******************************************************************************/#include"delay.h"#include"sys.h"#include"oled.h"#include"bmp.h"#include"key.h"#include"usart.h"#include"usart2.h"#include"usart3.h"#include"led.h"#include"adc.h"#include"ds18b20.h"#include"SpeedCtrol.h"shorttemperature; u8tem[15];u8temperaturedyu=28; u8temperaturehyu=32; u8temgyu[15];u8temdyu[15];u16co;u8coshu[15];unsignedintcoyu=200;u8coyus[15];unsignedintyayu=150;u16ya;u8yas[15];u8yayus[15];intfragment=0;u8send[30];intbeepnum=0;intbiaozhi=0;intbiaozhi1=0;intbiaozhi2=0;intbiaozhi3=0;intbiaozhi4=0;intbiaozhi5=0;unsignedchartick_5ms=0;//5ms计数器，作为主函数的基本周期unsignedchartick_1ms=0;//1ms计数器，作为电机的基本计数器unsignedchartick_200ms=0;//刷新显示u8speeds[10];voidUSART1_Puts(char*str){while(*str){USART1->DR=*str++;while((USART1->SR&0X40)==0);}}voidUSART3_Puts(char*str){while(*str){USART3->DR=*str++;while((USART3->SR&0X40)==0);}}intmain(void){ inti,j; delay_init(); NVIC_Configuration(); OLED_Init(); OLED_ColorTurn(0);//0正常显示，1反色显示OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示1屏幕翻转显示 OLED_Refresh(); OLED_Clear(); KEY_Init(); LED_Init(); beep_Init(); beep=0; Adc_Init(); //ADC初始化 usart2_init(9600);usart3_init(9600); JDQ1=1; JDQ2=1;JDQ3=1;OLED_ShowChinese(0,0,0,16);// OLED_ShowChinese(18,0,1,16);// OLED_ShowChinese(36,0,2,16);// OLED_ShowChinese(54,0,3,16);// OLED_ShowChinese(72,0,4,16);// OLED_ShowChinese(90,0,5,16);// OLED_ShowChinese(108,0,6,16);// OLED_ShowChinese(0,20,7,16);//系 OLED_ShowChinese(18,20,8,16);//统 OLED_ShowString(36,20,":",16); OLED_ShowString(0,40,"CO:",16); OLED_Refresh();LED1=0;LED2=0;LED3=0; while(DS18B20_Init()) //DHT11初始化 { delay_ms(200);} KEY_Init(); temdyu[0]=temperaturedyu/10+'0'; temdyu[1]=temperaturedyu%10+'0'; OLED_ShowString(95,20,temdyu,16); coshu[0]=coyu/100+'0'; coshu[1]=coyu%100/10+'0'; coshu[2]=coyu%10+'0'; coshu[3]=0; OLED_ShowString(95,40,coshu,16); OLED_Refresh();TIM2_Init(); MeasureInit(); while(1) { if(USART3_RX_STA==1){ USART3_RX_STA=0; if(USART3_TX_BUF[0]=='w'){ if(USART3_TX_BUF[1]=='2'){ if(USART3_TX_BUF[2]=='1'){ temperaturedyu=(USART3_TX_BUF[2]-'0')*10+USART3_TX_BUF[3]-'0'; coyu=(USART3_TX_BUF[4]-'0')*100+(USART3_TX_BUF[5]-'0')*10+USART3_TX_BUF[6]-'0'; yayu=(USART3_TX_BUF[7]-'0')*100+(USART3_TX_BUF[8]-'0')*10+USART3_TX_BUF[9]-'0'; if(fragment==0){ temdyu[0]=temperaturedyu/10+'0'; temdyu[1]=temperaturedyu%10+'0'; OLED_ShowString(95,20,temdyu,16); coshu[0]=coyu/100+'0'; coshu[1]=coyu%100/10+'0'; coshu[2]=coyu%10+'0'; coshu[3]=0; OLED_ShowString(95,40,coshu,16); OLED_Refresh(); }else{ yayus[0]=yayu%1000/100+'0'; yayus[1]=yayu%100/10+'0'; yayus[2]=yayu%10+'0'; OLED_ShowString(95,20,yayus,16); OLED_Refresh(); } }elseif(USART3_TX_BUF[2]=='2'){ JDQ3=1; }elseif(USART3_TX_BUF[2]=='3'){ JDQ3=0; } } } } ya=Get_Adc_Average(ADC_Channel_4,10)/10+60; co=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10)/10; temperature=DS18B20_Get_Temp(); if(fragment==0){ coshu[0]=co/1000+'0'; coshu[1]=co%1000/100+'0'; coshu[2]=co%100/10+'0'; coshu[3]=co%10+'0'; OLED_ShowString(54,40,coshu,16); tem[0]=temperature/100+'0'; tem[1]=temperat