張鵬程　應(yīng)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(shè)計了一種低成本、高靈敏度的一氧化碳濃度檢測報警系統(tǒng)。本系統(tǒng)以STM32F103為主控芯片，通過ADC通道采集現(xiàn)場環(huán)境的一氧化碳濃度。通過串口將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，同時將數(shù)據(jù)上傳至云端，方便用戶在其他客戶端讀取信息。

關(guān)鍵詞：STM32 一氧化碳檢測 物聯(lián)網(wǎng) 在線檢測

中圖分類號：U46 文獻標(biāo)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(jié)合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白導(dǎo)致人缺氧。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展、城市化的進程加快以及車輛的普及，工業(yè)上的有害氣體大量產(chǎn)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(yán)重?fù)p害心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，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(tǒng)，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(fā)送周期，將信號簡單濾波處理后通過串口傳至服務(wù)器端的上位機，上位機可根據(jù)所接受數(shù)據(jù)擬合出實時濃度變化曲線，并將所得數(shù)據(jù)保存至SQLite數(shù)據(jù)庫，再由服務(wù)器將數(shù)據(jù)更新至網(wǎng)頁傳至云端。當(dāng)使用者需要了解所測地區(qū)的一氧化碳濃度時，使用身邊的終端設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)登錄主頁，即可查看實時的一氧化碳濃度。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

該檢測系統(tǒng)由上下位機和云端網(wǎng)頁三部分組成，其中上位機由QT Creator開發(fā)制作完成，可以運行在Windows系統(tǒng)環(huán)境下，其功能包括串口通訊、數(shù)據(jù)記錄、曲線擬合、數(shù)據(jù)庫更新等。下位機是以STM32微處理器為主控芯片，與多個外設(shè)模塊連接而成的硬件系統(tǒng)，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(wù)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(shù)據(jù)同時保存至數(shù)據(jù)庫，再由服務(wù)器將數(shù)據(jù)更新至網(wǎng)頁傳至云端。當(dāng)使用者需要了解所測地區(qū)的一氧化碳濃度時，使用終端設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)登錄主頁，即可查看實時的一氧化碳濃度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 上下位機軟件設(shè)計

下位機的開發(fā)基于MDK，上電后，系統(tǒng)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(shù)據(jù)。將原始數(shù)據(jù)進行簡單均值濾波處理后顯示在所接LCD外設(shè)上，同時以500ms為一個發(fā)送周期通過串口模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器。

上位機基于Qt Cteator開發(fā)，在上位機界面設(shè)置好串口以及波特率，連接下位機后可以接收到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫SQLite能夠?qū)?shù)據(jù)進行歷史備份。利用上位機可以方便地查看到歷史采集數(shù)據(jù)。圖2是上位機界面。

上位機中歷史數(shù)據(jù)查看欄下可以對歷史數(shù)據(jù)進行簡單的操作，可以根據(jù)時間對數(shù)據(jù)庫進行搜索，同時對行數(shù)據(jù)進行刪除操作。

3 網(wǎng)頁設(shè)計

網(wǎng)頁開發(fā)基于WampServer，WampServer是一款多平臺的Apache Web服務(wù)器、PHP解釋器以及MySQL數(shù)據(jù)庫的整合軟件包。開發(fā)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(shù)據(jù)庫，讀取其中的數(shù)據(jù)，再以表格的形式顯示在網(wǎng)頁上并上傳至云端，當(dāng)使用者利用終端設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)登錄主頁時，便可以隨時隨地查看所測的濃度數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

對于現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展導(dǎo)致的有害氣體大量產(chǎn)生的現(xiàn)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(yán)重威脅到人員的生命安全，給社會帶來巨大的經(jīng)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(tǒng)能夠有效地解決這個問題，在所需測量的地區(qū)架設(shè)好檢測裝置，利用總線即能夠有效監(jiān)測濃度，一旦濃度超標(biāo)，便發(fā)出警報，避免災(zāi)害的發(fā)生。

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