【开题报告】基于STM32的大龙餐厅厨房环境监测系统的设计与实现

一、拟采取的设计方案及可行性分析（包括主要设计方法和手段，已有的主要设备、软件、资料等说明）

（一）设计方法和手段

本系统采用多种传感器，包括温湿度传感器、噪声传感器、光照传感器、PM2.5传感器，监测到的信号变化通过STM32单片机进行模数计算，将结果显示在OLED屏幕上，便于观察，同时采用无线模块ESP8266将采集到的数据，通过互联网传输至阿里云端的数据库。同时采用配套开发的手机APP客户端进行远程监测，在电脑端用网页进行查看。因此对于本系统而言主要硬件电路设计与软件编程设计两个部分。

（二）系统实现功能

该系统具有如下模块与功能:

1.STM32核心控制电路：核心控制板采用的单片机为STM32F103C8T6。STM32F103单片机使用了ARM公司的Cortex-M3内核与一些常用工业协议的硬件电路、使用哈佛数据结构、RISC指令集。有着远超普通单片机的大容量可在线擦写的FLASH以及丰富的片上外设，。STM32采用了3级流水线的取指令方式与函数跳转预测方式，加速了代码执行的效率并且缩短了函数间浪费的时间。

2.无线传输模块：在该系统中采用ESP6266无线传输模块进行数据传输，该模块性能稳定，适用于各种传输环境，并且集成度比较高，比如一些功率放大、滤波电路、天线开关等模块和外部接口都有所集成，因此只要很少的外围电路就可以实现本身功能。

3.电源电路：采用输出电压为3.3V的ASM1117芯片进行稳压，它是一种高效线性用于交换式电源5V至3.3V。STM32单片机的工作电压为3.3V，而电路中其他的元器件需要5V供电，所以在这里用到稳压器件，保证电路的正常工作。

4.传感器电路：本系统使用的传感器较多，噪声传感器、温湿度传感器、光照传感器、以及PM2.5粉尘传感器。主要用来检测当前环境的声呗、照度、温度、湿度、以及PM2.5值。

5.一氧化碳气体检测模块：SM01-COA 一氧化碳模块采用电化学传感器，具备 家用一氧化碳泄漏报警器的基本功能；提供 UART 输 出的数字信号和状态指示、蜂鸣器、继电器、电磁阀输出的开关量信号，并且支持报警值的重新设定。

6.二氧化碳气体检测模块：SGA-MK-CO2二氧化碳气体检测模块是一款专门针对空气中存在的二氧化碳气体，进行24小时在线监测具体浓度值的标准化、模块化产品；是深国安电子运用十多年技术经验、采用国外原装进口二氧化碳气体传感器，通过32位微处理器和24位数据采集器后，再进行全量程进行温湿度补偿，然后再用99.999%纯度的标准气体进行校准之后的产品；可直接输出4- 20mA电流信号、RS485通讯协议、或0 - 5 V电压等信号。

7.烟雾感应模块：MQ-2是一个烟雾感应模块，原理是用针对特殊气体或微粒敏感的电阻来判断是否存在可燃气体或烟雾颗粒。输出有两种方式，A0口输出当前特殊气体含量参考值（0-1023），基本上100以下的示数为正常。D0口根据预先设定的参考值的阈值输出高电平或低电平信号。可以作为液化气泄漏的预警装置，也可以作为判断火灾的辅助。

根据以上硬件电路设计，针对每一个硬件进行软件编程，软件设计部分主要有几大块组成，初始化模块、传感器读取模块、显示模块、无线模块等。初始化模块主要负责初始化单片机内部的外设。传感器读取模块主要是负责读取传感器内部的数据，显示开关模块主要是负责将传感器中读取到的数据在OLED中显示。无线模块将单片机采集到的数据传输至网络端的数据库。

一台配有Windows 10系统的电脑，stm32单片机。

[1]谭琼花，阚聪，王鸿儒 .厨房环境监测和控制系统的设计 [J].产业与科技论坛，2020.

[2]胡金良，李志成，张翠侠 ，基于STC89C52单片机和GSM的厨房安全监测系统设计 [J].河北北方学院学报(自然科学版)，2021.

[3]张杨齐.基于STC89C52RC单片机的厨房气体泄漏报警器设计 [J].无线互联科技，2020.

[4]东明 .厨房油烟,隐藏在身边的"杀手" [M].江苏：江苏卫生保健，2022.

[5]冮殿亮，马跃 .一种智能厨房管理系统 [M].合肥：掌桥科研，2022.

[6] 谭汶易 .基于NB-IOT的室内环境监测和报警系统 [M].北京：电子工业出版社，2021.

[7] 桂诗勇.厨房环境智能控制系统及控制方法 [M].北京：百度文库，2021.

[8]熊中刚 .基于STM32和2.4G无线通信技术的环境监测与控制系统设计 [M].桂林：桂林航天工业学院学报，2021.

[9] 张楠，郭俊鑫，李宗勇 .一种厨房环境自动调节系统 [M].深圳：百度文库，2021.

[10]王丽捷，李秋，孙康源，韩蓥檑，练养辰，基于物联网的厨房环境安全监控系统及其监控方法 [M].天津：百度文库，2020.