【正文】 等。智能無(wú)線天然氣煙霧監(jiān)控終端作為智能家居的一部分，很好地實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)天然氣濃度和煙霧濃度的目標(biāo)，并且當(dāng)濃度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，將通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行報(bào)警。無(wú)疑，這種裝置為人們安全、舒適的生活作出了非凡的嘗試，將減少因天2然氣泄露而導(dǎo)致的生命損失，并且維護(hù)了社會(huì)和私人財(cái)產(chǎn)的損失，降低意外事故的頻發(fā)而引起的社會(huì)情緒不穩(wěn)定。 研究范圍及技術(shù)要求智能無(wú)線天然氣煙霧控制終端可以通過(guò)各種傳感電路檢測(cè)室內(nèi)的天然氣濃度和煙霧濃度信息等，然后與預(yù)置的參數(shù)閾值進(jìn)行比較，智能終端根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息，實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前時(shí)間室內(nèi)天然氣濃度和煙霧濃度信息等參數(shù)值，并且可通過(guò) WIFI，GPRS 等無(wú)線通訊方式及時(shí)將各種監(jiān)控信息通知住戶。在硬件系統(tǒng)要求、軟件系統(tǒng)要求、功能要求、性能要求、安全要求、環(huán)境要求方面務(wù)必精益求精。該芯片屬于 STM32 系列的增強(qiáng)型，提供多達(dá) 256KB 的片內(nèi) Flah、64KB 的 RAM 和豐富的外設(shè)接口。在性能相同的條件下，STM32 產(chǎn)品功耗比同級(jí)別產(chǎn)品要低 75%，工作環(huán)境溫度達(dá) 105℃。STM32 的硬件組成和技術(shù)特點(diǎn)、效用以及硬件驅(qū)動(dòng)和軟件性能，STM32開(kāi)發(fā)板程序的開(kāi)發(fā)、STM32 程序采用 UCOSII操作系統(tǒng)也是筆者研究的重要方向。智能監(jiān)控終端主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集煙霧濃度和天然氣濃度信息，可實(shí)時(shí)把監(jiān)控信息通過(guò) WIFI模塊傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)上，還可通過(guò) WEB網(wǎng)頁(yè)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及設(shè)置傳感器參數(shù)等。ANDROID智能手機(jī)可通過(guò) WIFI模塊與監(jiān)控終端進(jìn)行無(wú)線通訊。另外在產(chǎn)生超閾值報(bào)警時(shí)，手機(jī)有多種提醒方式。（2） 傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在 LCD屏上。（4） 內(nèi)嵌 WEB服務(wù)器，可通過(guò)網(wǎng)頁(yè)查看傳感器數(shù)據(jù)，并且可以設(shè)置傳感器閾值參數(shù)。（6） 可通過(guò) GPRS模塊呼叫指定電話或者發(fā)短消息。（2） 可設(shè)置傳感器閾值等參數(shù)。4天然氣傳感器模塊煙霧傳感器模塊智能監(jiān)控終端M 3 C P UW I F I 模塊G P R S 模塊W I F I 模塊A N D R O I D 智能手機(jī)3 G / G S M 通訊模塊L C D 屏顯示 那對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，其最主要的目的是通過(guò)煙霧傳感器的接收的模擬電壓信號(hào)再到 ADC①（12 位 ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。各通道的 A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。 本設(shè)計(jì)的優(yōu)越性 國(guó)外從 20 世紀(jì) 30 年代開(kāi)始研究及發(fā)展煙霧傳感器，且發(fā)展迅速，一方面是因?yàn)槿藗儼踩庾R(shí)增強(qiáng)，對(duì)于環(huán)境安全和生活舒適性要求的提高；另一方面是因?yàn)閭鞲衅魇袌?chǎng)增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的行為。隨著傳感器生產(chǎn)工藝水品逐步提高，傳感器日益小型化、集成度不斷增大，使得煙霧檢測(cè)儀器的體積也逐漸變得小而實(shí)用，提高了煙霧檢測(cè)儀器的便攜性，更加利于生產(chǎn)、運(yùn)輸及市場(chǎng)推廣。 我國(guó)在 70 年代初期開(kāi)始研制煙霧報(bào)警器，生產(chǎn)型號(hào)多樣、品種較安全，應(yīng)用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴(kuò)展到幾乎所有危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境的各種類型報(bào)警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。進(jìn)年來(lái)，在煙霧選擇性和產(chǎn)品5穩(wěn)定性上也有很大進(jìn)步。筆者查閱中國(guó)知網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)探討天然氣監(jiān)控終端的論文數(shù)量眾多，關(guān)鍵詞涉及“天然氣監(jiān)控”的文獻(xiàn)數(shù)量甚至達(dá)到了 10424 條搜索結(jié)果。本設(shè)計(jì)運(yùn)用的基于 STM32F103 開(kāi)發(fā)板的天然氣以及煙霧監(jiān)控可以說(shuō)是目前市面上較為先進(jìn)的技術(shù)，STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門(mén)設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3內(nèi)核。轉(zhuǎn)換器作為煙霧檢測(cè)報(bào)警器的信號(hào)采集部分，是儀表的核心組成部分之一。 煙霧傳感器的介紹 煙霧傳感器種類繁多，從檢測(cè)原理上可分為三大類：（1）利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如半導(dǎo)體煙霧傳感器、接觸器燒煙霧傳6感器等。（3）利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電流型煙霧傳感器、光勢(shì)型氣體傳感器等。但是。（2）對(duì)被檢測(cè)煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的煙霧濃度；（3）對(duì)檢測(cè)信號(hào)幸運(yùn)速度快，重復(fù)性好；（4）制造成本低，使用與維護(hù)方便。MQ2 氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。一、尺寸：35mm X24mm X26mm 長(zhǎng)*寬*高二、主要芯片：LM39MQ2 氣敏傳感器探頭三、工作電壓：DC 7 特點(diǎn)：具有信號(hào)輸出指示；雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及 TTL 電平輸出） ；TTL 輸出有效信號(hào)為低電平，可直接接單片機(jī)；模擬量輸出 0~5V 電壓，濃度越高電壓越高；對(duì)甲烷氣體，天然氣有較好的靈敏度；具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；8 MQ4 甲烷、天然氣傳感器的特點(diǎn)一、 尺寸：32mm X22mm X27mm 長(zhǎng) X 寬 X 高二、 主要芯片：LM39ZYMQ4 氣體傳感器三、 工作電壓：直流 5 伏四、 特點(diǎn)：具有信號(hào)輸出指示。 （當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)） 模擬量輸出 0~5V 電壓，濃度越高電壓越高。具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性快速的響應(yīng)恢復(fù)特性五、應(yīng)用：適用于家庭或工廠的甲烷氣體，天然氣等監(jiān)測(cè)裝置。103 STM32 開(kāi)發(fā)板的硬件特性和特點(diǎn) 硬件組成與作用（1） 供電電路： 輸入+5V， 的固定電壓輸出，為了降低電磁干擾，C1C5 為CPU 提供BANK 電源（VCC：P50、P7P100、P2P11 GND：P4P7 P9P2P10）濾波。VREF+(P21)采用VDDA(P22)電源基準(zhǔn)。 輸入+5V， 的固定電壓輸出，為MP3 電路VS1003 提供所需的電壓。（2） 啟動(dòng)方式設(shè)置：Boot1—Boot0（P37，P94）: x0: 內(nèi)部程序存儲(chǔ)區(qū)啟動(dòng) 01：系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)啟動(dòng)(為異步通信ISP 編程方式) 在此將BOOT1 始終設(shè)置為0， BOOT0 為可變的狀態(tài)，在正常模式下將其置為0，在 ISP 編程時(shí)將其置為1。（3） 時(shí)鐘源電路：外部晶體/陶瓷諧振器(HSE)（P1P13）：B1：8MHz 晶體諧振器，C8，C9 諧振電容選擇10P。低速外部時(shí)鐘源(LSE)（PP9）：B2: 晶體諧振器。注意：根據(jù)ST 公司的推薦， B2 要采用電容負(fù)載為6P 的晶振，否則有可能會(huì)出現(xiàn)停振的現(xiàn)象。（5）顯示及觸摸接口模塊：” TFT320X240LCD(控制器ILI9325), 采用CPU 的FSMC 功能，LCD 片選CS 采用FSMC_NE1(P88)，F(xiàn)SMC_A16(P58)作為L(zhǎng)CD的RS選擇，F(xiàn)SMC_nWE(P86)作為L(zhǎng)CD的/WR, FSMC_nOE(P85)作為L(zhǎng)CD 的/RD, LCD 的RESET 腳用CPU 的PE1(P98)（LCDRST），F(xiàn)SMC_D0FSMC_D15 和LCD 的D1D8 D10D17 相互連接，觸摸屏接口采用SPI1 接口，片選為PB7SPI1CS3，由于LCD 背光采用恒流源芯片PT4101 控制，采用了PWM 控制信號(hào)控制背光的明暗， PWM 信號(hào)由PD13LIGHTPWM 來(lái)控制。LCD 寄存器地址為：0x6000 0000,LCD 數(shù)據(jù)區(qū)地址：0x6001 0000 。采用手動(dòng)自舉。板子采用USB 供電。2 腳之間根據(jù)情況裝有R12 120 歐的終端匹配電阻，如果連入在一個(gè)已經(jīng)在兩端具有終端匹配電阻的CAN 網(wǎng)絡(luò)中， 該電阻可以不裝。SPI1 地址：0x4000 3800 0x4000 3BFF。 USART1在系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)啟動(dòng)模式下，將通過(guò)該口通過(guò)PC 對(duì)板上的CPU 進(jìn)行ISP，該口也可作為普通串口功能使用，JP3,JP4 的短路冒拔去，將斷開(kāi)第二路的RS232 通信， 僅作為 TTL 通信通道。（12） 數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC：當(dāng)要使用 DAC 功能時(shí)，將會(huì)影響到板子的網(wǎng)絡(luò)功能（網(wǎng)絡(luò)芯片的SPI 的片選被占用），兩種功能不能同時(shí)使用，在 DAC 功能時(shí)，擁有一路CPU 自帶的DAC 通道（PA4DAC1）， 通過(guò)端子座 XS13 的6 腳引出。DAC地址：0x4000 7400 0x4000 77FF13（13） FM 接收機(jī)功能：通過(guò) CPU 上的I2C2 接口（PB11I2C2SDA，PB10I2C2SCL）控制FM 模塊TEA5767，可以接收兼容美國(guó) ( to 108 MHz)和日本(76 to 91MHz)調(diào)頻波段, 左右聲道經(jīng)由功放電路 TDA1308T 通過(guò)耳機(jī)接口輸出。并也能對(duì)通過(guò)MIC（XS7）接口輸入或線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行IMA ADPCM編碼，并保存在micro SD 卡上。（16） SPI 外接接口（可直接接RNF24L01 模塊）：將 CPU 上的SPI2 接口PB15SPI2MOSI、PB14SPI2MISO、PB13SPI2SCK 、PB0RFSPI2CS 引出到接口XS12 上，這是一個(gè)2X5 的排母插座， 數(shù)傳模塊NRF24L01 相連。 STM32 目前的技術(shù)水平和應(yīng)用領(lǐng)域STM32 是一個(gè)微控制器產(chǎn)品系列的總稱，目前這個(gè)系列中已經(jīng)包含了多個(gè)子系列，分別是：STM32 小容量產(chǎn)品、STM32 中容量產(chǎn)品、 STM32 大容量產(chǎn)品和 STM32 互聯(lián)型產(chǎn)品；按照功能上的劃分，又可分為STM32F101xx、STM32F102xx 和 STM32F103xx 系列。按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM32F103“增強(qiáng)型”系列和 STM32F101“基本型”系列。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32K到 128K的閃存，不同的是 SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。 ARM CortexM3 處理器的優(yōu)點(diǎn)除了有好的處理器之外，還要配合好的開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具鏈。珠聯(lián)璧合的最新果實(shí)，是破繭而出的 ARM CortexM3 處理器。它基于最新最好的 32 位ARMv7 架構(gòu) ——這個(gè)架構(gòu)支持高度成功的 Thumb2 指令集，還有很多時(shí)尚、前衛(wèi)甚至嶄新的特性，充滿了新生代的氣息。單片機(jī)市場(chǎng)的規(guī)?？梢杂谩熬逕o(wú)霸”來(lái)形容，預(yù)計(jì)到 2022 時(shí)每年能有 20G片的出貨量。業(yè)界內(nèi)部可謂是百花齊放，熱鬧非凡，好戲不斷。另一方面，處理器之間的互連也在加深，看這一串串熟悉的字眼：串口，USB，以太網(wǎng)，無(wú)線數(shù)傳……處理器如欲支持這些數(shù)據(jù)通道，就必須在片上塞進(jìn)更多的外設(shè)。在這個(gè)大環(huán)境下，ARM CortexM3 處理器，作為 Cortex 系列的處女作，為了讓 32 位處理器入主作莊單片機(jī)市場(chǎng)，轟轟烈烈地誕生了。許多曾經(jīng)只能求助于高級(jí) 32 位處理器或 DSP 的軟件設(shè)計(jì)，都能在 CM3 上跑得很快很歡。CM3的招牌功夫包括： （1） 性能強(qiáng)勁。 （2） 功耗低。 （3） 實(shí)時(shí)性好。 （4） 代碼密度得到很大改善。 （5） 使用更方便。 （6） 低成本的整體解決方案。 （7） 遍地開(kāi)花的優(yōu)秀開(kāi)發(fā)工具。 STM32 與 C51 單片機(jī)的優(yōu)劣對(duì)比C51單片機(jī)的匯編指令比 80x86的指令要簡(jiǎn)陋不少，但是這種簡(jiǎn)陋也使得我們能夠很清楚得看透內(nèi)部結(jié)構(gòu)。定時(shí)、串口、I0 通過(guò)幾個(gè)寄存器很容易管理他們，程序編寫(xiě)也比較簡(jiǎn)單，從代碼區(qū)的第一條指令開(kāi)始運(yùn)行。C51 可以說(shuō)是單片機(jī)的一個(gè)里程碑。包括 ARM系列,DSP 系列,FPGA/CPLD的發(fā)展。新星們 ARM,AVR等紛紛沖上前線展開(kāi)激烈的戰(zhàn)爭(zhēng)，ARM 系列中代表低端嵌入式的 M3內(nèi)核主要打拼深度嵌入領(lǐng)域。作為 32位代表的就是 STM32單片機(jī)，頻率和位數(shù)是為了順應(yīng)天命，寄存器的數(shù)量也不可同日而語(yǔ)。STM32 比起 C51來(lái)說(shuō)功能大大增加，也更為靈活，許多東西可以自己進(jìn)行配置，包括內(nèi)部時(shí)鐘的輸出，對(duì)不需要的功能可以直接關(guān)掉時(shí)鐘，從而減少耗電量，IO 引腳可以切換多種模式來(lái)適應(yīng)不同的場(chǎng)合，每個(gè)引腳都有相應(yīng)的寄存器來(lái)進(jìn)行管理和配置。它的程序并不是從第一條開(kāi)始執(zhí)行的，而是從中斷向量表的結(jié)構(gòu)中來(lái)查詢復(fù)位后第一條指令的位置。但是它的只是深度嵌入的控制器，對(duì)于一些大型的應(yīng)用程序，復(fù)雜的算法是無(wú)法勝任的，但是它的低成本，低功耗使得它成為了市場(chǎng)的寵兒。 STM32 開(kāi)發(fā)板實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ucosII 介紹STM32 是一個(gè)微控制器產(chǎn)品系列的總稱，目前這個(gè)系列中已經(jīng)包含了多個(gè)子系列，分別是：STM32 小容量產(chǎn)品、STM32 中容量產(chǎn)品、 STM32 大容量產(chǎn)品和 STM32 互聯(lián)型產(chǎn)品；按照功能上的劃分，又可分為STM32F101xx、STM32F102xx 和 STM32F103xx 系列。按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM32F103“增強(qiáng)型”系列和 STM32F101“基本型”系列。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32K到 128K的閃存，不同的是 SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ucosII 在奮斗板上的應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) uCosII 是由美國(guó)工程師Jean 所創(chuàng)，它在中國(guó)的流行源于那本被邵貝貝引進(jìn)翻譯的著名書(shū)籍《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uCosII》，這本書(shū)是學(xué)習(xí)ucosII的寶典，雖然很厚，但理解了關(guān)鍵概念，再結(jié)合實(shí)際應(yīng)用例程，還是很容易看懂的。 特點(diǎn)（1） 可移植性：uCosII 源碼絕大部分是用移植性很強(qiáng)的ANSI C 寫(xiě)的。 uCOS 可以在絕大多數(shù)8 位、16 位、32 位以及64 位處理器、微控制器及數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）上運(yùn)行。（3） 可剝奪性：uCOSII 是完全可剝奪型的實(shí)時(shí)內(nèi)核，它總是運(yùn)