【单片机毕业设计】基于 STM32 的多传感火灾预警与水泵排风联动装置设计基于 STM32 的燃气火灾阈值可调监测与远程控制系统设计（012609）

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原创最新推荐文章于 2026-11-10 16:37:35 发布 74 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

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项目研究背景

随着智能家居与物联网技术快速普及，室内火灾、燃气泄漏事故频发，传统安防监测设备大多功能单一，仅具备简单报警提示，缺少水泵、排风等设备自动联动控制能力。传统监测装置大多采用本地独立运行模式，无法远程查看监测数据、调整报警阈值，管理人员只能现场操作，智能化水平较低。部分老旧安防方案数据可视化效果差，仅能简单提示险情，无法实时展示天然气浓度等监测参数，手动、自动模式切换机制缺失，险情发生时应急处置效率不足。随着嵌入式、蓝牙无线通信以及移动端开发技术不断成熟，基于嵌入式单片机的多传感安防监测方案逐步落地。本课题以 STM32 单片机作为主控单元，集成火焰、天然气传感器采集环境数据，搭配 OLED 屏幕实现本地数据可视化，同时开发 Android 移动端 APP，实现蓝牙远程查看、参数配置与设备控制，构建集监测、报警、自动联动、远程管控于一体的安防系统，弥补传统安防设备联动能力弱、无法远程管控的短板，适用于家庭、小型库房等场景的安全监测，具备实际应用价值与研究意义。

摘要

本课题设计一套基于 STM32 单片机的室内燃气与火焰安全监测联动控制系统。系统采用 MQ-4 天然气传感器、火焰传感器采集环境安全数据，由 STM32 完成数据处理，通过 OLED 屏幕实时展示天然气浓度。系统支持自动、手动以及阈值设置三种工作模式，自动模式下检测到火焰异常启动水泵与声光报警，天然气浓度超标开启排风风扇并触发报警；手动模式下可通过按键选择并控制水泵、排风、声光报警设备。系统搭载 JDY-31 蓝牙模块，将监测数据无线传输至 Android Studio 开发的移动端 APP，APP 可远程查看监测数据、修改报警阈值，远程控制各执行设备。经测试，系统传感器采集稳定，模式切换正常，联动响应及时，蓝牙通信可靠，能够实现室内火情与燃气泄漏的监测预警与应急处置，可应用于小型室内安防场景。

总体方案

STM32F103C8T6 单片机：作为系统主控核心，负责接收传感器采集信号、逻辑运算、按键解析、控制继电器外设、OLED 屏幕驱动以及蓝牙数据交互；该型号资源充足、外设接口丰富，在本科嵌入式项目中应用广泛，成本适中，满足多传感器采集与外设联动控制需求，是整个系统的数据处理与控制中枢。
MQ-4 天然气传感器：用于采集环境内天然气浓度模拟信号，将气体浓度转换为电压信号传输至单片机 AD 引脚，实现可燃气体监测，响应速度快，适合室内天然气泄漏检测场景。
火焰传感器：采集环境红外火焰信号，识别明火险情，输出数字信号给单片机，用于火灾火焰检测，在发生明火时触发联动应急动作。
OLED 显示屏：I2C 接口，用于本地实时展示天然气浓度监测数据，本地可视化展示监测信息，方便现场人员直观查看环境参数。
JDY-31 蓝牙模块：串口蓝牙通信模块，与单片机串口相连，实现单片机和 Android 移动端 APP 之间无线数据收发，完成监测数据上传、APP 下发控制指令与阈值参数。
继电器模块：共 3 路继电器，分别控制水泵、排风扇、声光报警器，单片机输出信号控制继电器通断，完成设备启停联动。
独立按键 4 个：用于模式切换、阈值增减、设备选择与设备开关控制，实现本地人机交互，完成模式切换与本地手动控制操作。
Android 开发主机：电脑一台，用于 Android Studio 开发移动端 APP，调试蓝牙通信界面，接收硬件上传数据并下发控制指令。
辅助硬件：电源模块、杜邦线、面包板，为整个硬件电路供电，搭建电路连接，保障硬件系统稳定运行。

核心功能

传感器数据采集与数据处理（基础功能）：由 STM32 单片机读取 MQ-4 传感器天然气浓度数据、火焰传感器火焰信号，完成信号滤波、数据换算处理，为系统判断险情提供原始数据。
OLED 本地数据显示（基础功能）：在 OLED 屏幕实时刷新展示天然气浓度数据，现场人员可直接查看当前气体浓度，掌握室内环境状态。
多模式切换控制（核心功能）：按键 1 实现工作模式切换，可循环切换自动模式、手动模式、阈值设置模式，适配不同场景下的操作需求。
阈值参数配置（辅助功能）：在阈值设置模式，按键 3 实现阈值数值增加，按键 4 实现阈值数值减小，用户可自定义天然气报警阈值，适配不同环境安全标准。
本地手动设备控制（核心功能）：手动模式下，按键 2 用于切换选中水泵、排风、声光报警设备，按键 3 控制选中设备开启与关闭，支持现场人工操控应急设备。
自动险情联动处置（核心功能）：自动模式为系统默认安防模式；监测识别到火焰信号，单片机驱动继电器 1 闭合启动水泵，同时开启声光报警；天然气浓度超过设定阈值时，继电器 2 闭合启动排风风扇，同步触发声光报警，自动完成险情应急处置。
蓝牙无线数据传输（基础功能）：JDY-31 蓝牙模块将采集的天然气浓度、火焰状态上传至移动端 APP，同时接收 APP 下发的控制指令、阈值参数并传递给单片机，打通软硬件通信链路。
Android APP 远程监测与控制（核心功能）：移动端 APP 实时接收并展示硬件上传的监测数据；支持远程修改天然气报警阈值；远程控制水泵、排风、声光报警设备启停，实现远距离安防管控。

技术路线

C 语言：作为 STM32 单片机程序开发编程语言，完成传感器数据读取、按键逻辑、OLED 驱动、继电器控制、串口蓝牙通信业务代码编写。
Keil MDK：嵌入式单片机开发 IDE，用于 STM32 代码编写、编译、程序烧录、硬件在线调试，是嵌入式底层程序开发核心工具。
Android Studio：移动端 APP 开发工具，基于 Android 平台开发蓝牙交互 APP，编写蓝牙通信、数据展示、控件交互逻辑。
Java 语言：Android 移动端 APP 开发编程语言，实现 APP 界面布局、蓝牙串口通信、参数下发、监测数据展示功能。
STM32 标准库：单片机底层驱动库，简化 GPIO、ADC、串口、I2C 外设驱动开发，降低嵌入式开发难度。
JDY-31 蓝牙串口协议：蓝牙通信协议，实现单片机与 Android 设备之间的串口透传，完成双向数据交互。
Multisim：电路仿真工具，前期完成硬件电路原理图仿真，验证电路逻辑，排查硬件电路设计缺陷。
串口调试助手：辅助调试工具，调试单片机串口、蓝牙收发数据，查看原始数据，排查通信异常问题。
手机 Android 系统：APP 运行环境，安装编译生成的 APK 安装包，作为远程监控终端。
硬件万用表：硬件测试工具，用于硬件电路焊接完成后检测电路通断、电压，排查硬件故障。

项目演示

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关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。