25-基于STM32单片机的MQ2烟雾检测报警蓝牙上传数据项目
1. 适用场景
基于STM32单片机的MQ2烟雾检测报警蓝牙上传数据项目是一个功能完善的物联网安全监测解决方案，适用于多种环境和应用场景：
家庭安全监控：该项目非常适合家庭环境中的烟雾和可燃气体监测，能够实时检测厨房燃气泄漏、卧室烟雾浓度异常等情况，为家庭安全提供重要保障。
工业环境监测：在工厂、仓库等工业场所，该系统可以监测易燃易爆气体的浓度，预防火灾和爆炸事故的发生，确保生产安全。
实验室安全防护：化学实验室、生物实验室等科研场所需要严格的气体监测，该系统能够提供可靠的安全预警功能。
智能楼宇系统：作为智能楼宇自动化系统的一部分，该项目可以集成到整体的安全监控网络中，实现集中管理和远程监控。
教学实验平台：对于电子工程、自动化等相关专业的学生，该项目提供了完整的STM32开发实践案例，涵盖了传感器应用、ADC采集、蓝牙通信等多个技术要点。
2. 适配系统与环境配置要求
硬件配置要求
核心控制器：
- STM32F103系列单片机（推荐使用STM32F103C8T6或STM32F103RBT6）
- 工作电压：3.3V
- 主频：72MHz
- 内置12位ADC模块
传感器模块：
- MQ-2烟雾气体传感器模块
- 工作电压：2.5V-5.0V
- 检测范围：液化石油气、丙烷、氢气、天然气等可燃气体
- 预热时间：约1分钟
通信模块：
- HC-05蓝牙模块
- 工作电压：3.3V-6V
- 通信协议：SPP（串口协议）
- 默认波特率：9600bps
外围设备：
- LED指示灯
- 蜂鸣器报警装置
- 电源管理电路
- 必要的电阻、电容等被动元件
软件开发环境
集成开发环境：
- STM32CubeIDE
- Keil MDK-ARM
- 支持HAL库开发
编程语言：
- C语言（基于STM32 HAL库）
调试工具：
- ST-Link调试器
- 串口调试助手
- 蓝牙调试APP
环境要求
工作温度：-10°C 至 50°C 湿度范围：20% 至 90% RH（无凝结） 电源要求：5V直流电源或锂电池供电 安装位置：避免直接阳光照射和强气流环境
3. 资源使用教程
硬件连接指南
MQ2传感器连接：
- VCC → 3.3V电源
- GND → 地线
- AOUT → STM32 PA6（模拟输出）
- DOUT → STM32 PA4（数字输出）
HC-05蓝牙模块连接：
- VCC → 3.3V电源
- GND → 地线
- TX → STM32 USART1_RX
- RX → STM32 USART1_TX
报警装置连接：
- LED指示灯 → GPIO输出引脚
- 蜂鸣器 → PWM输出引脚
软件开发步骤
步骤1：环境搭建 安装STM32CubeIDE，配置STM32F103芯片支持包，创建新工程。
步骤2：外设配置 使用STM32CubeMX配置：
- 启用ADC1通道6（PA6）
- 配置USART1为异步模式，波特率9600
- 配置GPIO输出引脚用于LED控制
- 启用定时器用于PWM蜂鸣器控制
步骤3：代码编写 主要功能模块包括：
// ADC数据采集函数
uint16_t read_MQ2_sensor(void)
{
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
return HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}
// 蓝牙数据发送函数
void send_data_via_bluetooth(uint16_t sensor_value)
{
char buffer[20];
sprintf(buffer, "Smoke:%d\r\n", sensor_value);
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), 1000);
}
// 报警判断函数
void check_alarm(uint16_t value)
{
if (value > ALARM_THRESHOLD) {
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
// 启动蜂鸣器
} else {
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
// 关闭蜂鸣器
}
}
步骤4：蓝牙配置 使用AT命令配置HC-05模块：
- AT+ROLE=0（设置为从机模式）
- AT+PSWD=1234（设置配对密码）
- AT+UART=9600,0,0（设置通信参数）
步骤5：手机端连接 在手机端使用蓝牙串口APP：
- 搜索并配对HC-05设备
- 连接后即可接收传感器数据
- 可设置报警阈值和通知功能
校准流程
MQ2传感器校准：
- 在清洁空气中运行传感器24小时进行老化
- 记录清洁空气下的ADC基准值
- 使用标准气体源进行灵敏度校准
- 设置合适的报警阈值
ADC校准：
void ADC_Calibration(void)
{
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
// 等待校准完成
while (HAL_ADCEx_Calibration_GetValue(&hadc1) != HAL_OK);
}
4. 常见问题及解决办法
传感器相关问题
问题1：MQ2传感器读数不稳定
- 原因：传感器未充分预热或环境温度变化
- 解决：确保传感器预热至少1分钟，避免安装在通风口或温度变化大的位置
问题2：传感器误报警
- 原因：阈值设置不合理或环境干扰
- 解决：重新校准传感器，调整报警阈值，增加滤波算法
问题3：ADC读数偏差大
- 原因：ADC未校准或参考电压不稳定
- 解决：启用ADC自校准功能，使用稳定的电源参考电压
蓝牙通信问题
问题4：HC-05无法配对
- 原因：模块未进入配对模式或密码错误
- 解决：检查KEY引脚电平，确认进入AT模式，使用默认密码1234
问题5：蓝牙连接频繁断开
- 原因：信号干扰或距离过远
- 解决：减少障碍物，确保在有效距离内（10米以内），避免2.4GHz频段干扰
问题6：数据传输丢失
- 原因：波特率不匹配或缓冲区溢出
- 解决：确认双方波特率一致，增加数据校验机制，优化传输协议
系统运行问题
问题7：系统功耗过高
- 原因：外设未正确进入低功耗模式
- 解决：使用STM32的低功耗模式，合理设置采样间隔
问题8：误报警频繁
- 原因：环境因素干扰或算法缺陷
- 解决：增加软件滤波，采用移动平均算法，设置报警延时
问题9：程序运行异常
- 原因：堆栈溢出或中断冲突
- 解决：优化内存分配，调整中断优先级，增加看门狗定时器
调试技巧
硬件调试：
- 使用万用表检查电源电压
- 用示波器观察信号波形
- 检查所有连接是否牢固
软件调试：
- 使用串口打印调试信息
- 分段测试各个功能模块
- 利用STM32的调试功能进行单步调试
性能优化：
- 优化ADC采样速率
- 减少不必要的计算
- 使用DMA传输数据
通过以上详细的配置指南和问题解决方案，该项目能够稳定可靠地运行，为用户提供准确的烟雾检测和及时的报警功能。项目的模块化设计也便于后续的功能扩展和性能优化。
