STM32智能天然气监控终端的数据显示系统的设计+电路图(3)
1.2 研究范围及技术要求
智能无线天然气烟雾控制终端可以通过各种传感电路检测室内的天然气浓度和烟雾浓度信息等，然后与预置的参数阈值进行比较，智能终端根据比较结果发出相应的报警信息，实时地显示当前时间室内天然气浓度和烟雾浓度信息等参数值，并且可通过WIFI，GPRS等无线通讯方式及时将各种监控信息通知住户。
在技术上必须实现便于接入、易于扩展、安全有效、经济实惠、灵活设置业务流程等特点。在硬件系统要求、软件系统要求、功能要求、性能要求、安全要求、环境要求方面务必精益求精。系统总体方案的设计应该全面考虑系统的总体功能进行硬件的初步选型，之后确定一个硬件实现的可行方案，经过反复对比考虑到节约整体成本，系统终端采用了ST公司的Cortex-M3内核的STM32微处理器STM32F103。该芯片属于STM32系列的增强型，提供多达256KB的片内Flah、64KB的RAM和丰富的外设接口。Cortex-M3内核在设计上专门考虑了满足集功耗低、实时性强的工业级嵌入式产品领域的特点。在性能相同的条件下，STM32产品功耗比同级别产品要低75%，工作环境温度达105℃。
本文将从ST公司的以Cortex-M3为内核的STM32微处理器STM32F103和在UCOSII操作系统上加上的图形界面显示嵌入式图形支持系统UCGUI为主要切入点，同时简略介绍TFT液晶屏的发展史和STM32相较于C51单片机体现出的卓越性能。STM32的硬件组成和技术特点、效用以及硬件驱动和软件性能，STM32开发板程序的开发、STM32程序采用UCOSII操作系统也是笔者研究的重要方向。
1.3系统设计框架
系统的设计采用了框架结构将整个系统分为两个部分分别为监控终端部分和手机监控部分。
智能监控终端主要负责实时采集烟雾浓度和天然气浓度信息，可实时把监控信息通过WIFI模块传输到智能手机上，还可通过WEB网页查看实时数据以及设置传感器参数等。另外，智能监控终端在监测到烟雾或者天然气浓度超过阈值时，不仅有声光报警，还可以通过GPRS模块呼叫预设的报警电话。
ANDROID智能手机可通过WIFI模块与监控终端进行无线通讯。可以实时获取到烟雾和天然气的浓度数据，并且可记录数据，显示数据，并且可设置传感器的报警阈值等参数。另外在产生超阈值报警时，手机有多种提醒方式。
智能监控终端实现功能如下：
（1） 实时获取烟雾，天然气传感器数据。
（2） 传感器数据实时显示在LCD屏上。
（3） 实时通过WIFI传输传感器数据。
（4） 内嵌WEB服务器，可通过网页查看传感器数据，并且可以设置传感器阈值参数。
（5） 具有声光报警提示方式。
（6） 可通过GPRS模块呼叫指定电话或者发短消息。
ANDROID智能手机实现以下功能：
（1） 实现以表格和文本方式显示传感器数据。
（2） 可设置传感器阈值等参数。
（3） 当有超阈值报警时，可播放警示音。
图1.1 设备模块
那对于本设计而言，其最主要的目的是通过烟雾传感器的接收的模拟电压信号再到ADC（12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中）的转换数据后得到数字信号通过UCOSII操作系统上的图形显示系统UCGUI来实现实时监控显示。
1.4 本设计的优越性
国外从20世纪30年代开始研究及发展烟雾传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对于环境安全和生活舒适性要求的提高；另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的行为。据有关统计，美国1996-2002年烟雾传感器年均增长率为27%-30%。随着传感器生产工艺水品逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得烟雾检测仪器的体积也逐渐变得小而实用，提高了烟雾检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广。1963年5月，日本开发完成第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器，次年12月其改良产品问世，改良的报警器可以检测燃气、一氧化碳等气体，可以安装在浴室或者采用集中监视。