[i=s] 本帖最后由 zzbinfo 于 2025-5-12 10:47 编辑 [/i]
在家里天然气开通之前就购买了天然气报警器，等天然气安装开通后，装上报警器发现，报警器是个坏的，最近抽了点时间，拆开维修改造一下，过程记录一下，给有需要的朋友参考。
买的是这种比较便宜的基础型号，拆开后，发现甲烷传感器已经瘪掉了，测量输出脚，持续输出高电平，分析电路后推断，传感器应该就是类似于常用的MQ-4型，引脚和电平也兼容，购买传感器换上后测试，工作正常，用气体打火机检测，也能正常报警，这里注意，就是刚刚买的传感器，开机时，有个预热过程，正常预热后，电平保持在0.1--1.8v之间。
这是更换后两个传感器的对比图。
至此，报警器就维修好了，为了学习一点物联网知识，我们来把基础的报警器改造一下，改造成能联网，并用手机实时检测厨房甲烷浓度。
我用的esp8266-01，这个模块便宜，好用。但是没有引出ADC，所以就需要我们另外用个单片机采集一下传感器的输入端。我采用的是STC15W408AS，主要是便宜。参考的电路图如下，这个图也不是专门为这次改造设计的，只是正好满足拿来用。
这个是装配好的样子，原来的外壳里面正好有位置来固定和安装新增的电路板。用热熔胶固定。
按照安装规范，甲烷报警器需要装在离厨房天花板30cm左右，不能离灶太近，容易被油烟等影响使用。我是正好粘在旁边橱柜顶上部分。
下面贴一下代码，esp8266部分代码：
/*
- 2025-4-22日 stc408as获取温度和湿度等信息通过串口传给8266，上传到云，通过小程序查看和控制
- 官网https://bemfa.com
*/
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266httpUpdate.h>
#include <WiFiManager.h>
#include "PubSubClient.h"//默认，加载MQTT库文件 旧版本的库会经常断线，更新后解决。 以前代码中定时判断部分有问题，需要更新。
#define BYTE unsigned char
#define Ctrl1 0 //led
const char *Ver = "1.0";
const char *mqtt_server = "bemfa.com"; //默认，MQTT服务器地址
const int mqtt_server_port = 9501; //默认，MQTT服务器端口
String upUrl = "http://bin.bemfa.com/b/*******.bin";
//*需要修改的部分//
#define ID_MQTT "" //用户私钥，可在控制台获取,修改为自己的UID
const char *dhttopic = ""; //主题名字，可在控制台新建
WiFiManager wm;
//**************************************************//
//最大字节数
#define MAX_PACKETSIZE 512
//设置心跳值60s
#define KEEPALIVEATIME 601000
//设置上传速率2s（1s<=upDataTime<=60s）
//下面的3代表上传间隔是30秒
#define upDataTime 301000
bool startSTAFlag = false;
//tcp客户端相关初始化，默认即可
WiFiClient TCPclient;
PubSubClient client(TCPclient);//mqtt初始化
bool ResetWiFi = false;
//相关函数初始化
//连接WIFI
void doWiFiTick();
void ReadCom();
bool AutoConfig();
void updateBin();
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
String Mqtt_Buff = "+";
for (int i = 0; i < length; i++) {
Mqtt_Buff += (char)payload[i];
}
Serial.print(Mqtt_Buff);
Serial.println();
//开关的控制指令和固件升级指令
// Switch on the LED if an 1 was received as first character
if (Mqtt_Buff == "on") {//如果接收字符on，亮灯
//turnOnLed();//开灯函数
} else if (Mqtt_Buff == "off") {//如果接收字符off，亮灯
//turnOffLed();//关灯函数
}else if(Mqtt_Buff == "+update"){
//如果收到指令update
updateBin();//执行升级
}
Mqtt_Buff = "";
}
void reconnect() {
// Loop until we're reconnected
while (!client.connected()) {
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
// Attempt to connect
if (client.connect(ID_MQTT)) {//连接mqtt
Serial.println("connected");
client.subscribe(dhttopic);//修改，修改为你的主题 // QoS 1
} else {
Serial.print("failed, rc=");
Serial.print(client.state());
Serial.println(" try again in 5 seconds");
startSTAFlag = false;//重新连接WiFi
// Wait 5 seconds before retrying
delay(5000);
}
}
}
bool AutoConfig()//断电重连
{
WiFi.begin();
//WiFi.begin("Honor V9","1234567890");
//如果觉得时间太长可改
if(!ResetWiFi)
{
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
ESP.wdtFeed();
int wstatus = WiFi.status();
ESP.wdtFeed();
if (wstatus == WL_CONNECTED)
{
Serial.println("WIFI SmartConfig Success");
Serial.printf("SSID:%s", WiFi.SSID().c_str());
Serial.printf(", PSW:%s\r\n", WiFi.psk().c_str());
Serial.print("LocalIP:");
Serial.print(WiFi.localIP());
Serial.print(" ,GateIP:");
Serial.println(WiFi.gatewayIP());
return true;
}
else
{
Serial.print("WIFI AutoConfig Waiting......");
Serial.println(wstatus);//返回值一般为6说明未连接
delay(200);
ESP.wdtFeed();
delay(200);
ESP.wdtFeed();
delay(200);
ESP.wdtFeed();
delay(200);
ESP.wdtFeed();
delay(200);
}
}
Serial.println("WIFI AutoConfig Faild!" );
bool res;
// res = wm.autoConnect(); // auto generated AP name from chipid
// res = wm.autoConnect("AutoConnectAP"); // anonymous ap
res = wm.autoConnect("AutoConnectAP","1234567890"); // password protected ap
if(!res) {
Serial.println("Failed to connect");
// ESP.restart();
return false;
}
else {
//if you get here you have connected to the WiFi
Serial.println("connected...yeey :)");
return true;
}
} else {
ResetWiFi = false;
bool res;
// res = wm.autoConnect(); // auto generated AP name from chipid
// res = wm.autoConnect("AutoConnectAP"); // anonymous ap
res = wm.autoConnect("AutoConnectAP","1234567890"); // password protected ap
if(!res) {
Serial.println("Failed to connect");
// ESP.restart();
return false;
}
else {
//if you get here you have connected to the WiFi
Serial.println("connected...yeey :)");
return true;
}
}
return false;
}
/**************************************************************************
WIFI
**************************************************************************/
/
WiFiTick
检查是否需要初始化WiFi
检查WiFi是否连接上，若连接成功启动TCP Client
控制指示灯
*/
void doWiFiTick(){
//static bool startSTAFlag = false;
static bool taskStarted = false;
static uint32_t lastWiFiCheckTick = 0;
if (!startSTAFlag) {
startSTAFlag = AutoConfig();
}
//连接成功建立
else {
if (taskStarted == false) {
taskStarted = true;
Serial.print("\r\nGet IP Address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
}
}
//
void ReadCom(){
String inString="";
while(Serial.available()>0){
inString += char(Serial.read());
delay(10); // 延时函数用于等待字符完全进入缓冲区，可以尝试没有延时，输出结果会是什么
}
// 检查是否接收到数据，如果接收到数据，则输出该数据
if(inString.length() > 4){
//此时会收到串口的指令
client.publish(dhttopic, inString.c_str());//数据上传 指定所需的 QoS 1 级别。
}
}
// 初始化，相当于main 函数
void setup() {
Serial.begin(115200);
client.setServer(mqtt_server, mqtt_server_port);
client.setCallback(callback);
Serial.println("Beginning...");
Serial.println(Ver);
}
//循环
void loop() {
doWiFiTick();
if (!client.connected()) {//判断mqtt是否连接
reconnect();
}
client.loop();//mqtt客户端
ReadCom();
}
//当升级开始时，打印日志
void update_started() {
Serial.println("CALLBACK: HTTP update process started");
}
//当升级结束时，打印日志
void update_finished() {
Serial.println("CALLBACK: HTTP update process finished");
}
//当升级中，打印日志
void update_progress(int cur, int total) {
Serial.printf("CALLBACK: HTTP update process at %d of %d bytes...\n", cur, total);
}
//当升级失败时，打印日志
void update_error(int err) {
Serial.printf("CALLBACK: HTTP update fatal error code %d\n", err);
}
/**
- 固件升级函数
- 在需要升级的地方，加上这个函数即可，例如setup中加的updateBin();
- 原理：通过http请求获取远程固件，实现升级
*/
void updateBin(){
Serial.println("start update");
WiFiClient UpdateClient;
ESPhttpUpdate.onStart(update_started);//当升级开始时
ESPhttpUpdate.onEnd(update_finished); //当升级结束时
ESPhttpUpdate.onProgress(update_progress); //当升级中
ESPhttpUpdate.onError(update_error); //当升级失败时
HTTPClient http; //以把httpclient拿出来单独处理，成功后再开始升级，成功率就是100%了
int retry=0;
while(!http.begin(UpdateClient, upUrl))
{
delay(200);
if(retry++>10)
{
Serial1.println("connect failed");
return;
}
}
Serial1.println("start update");
String strCurVersion = ESP.getSdkVersion();
t_httpUpdate_return ret = ESPhttpUpdate.update(http, strCurVersion);
switch(ret) {
case HTTP_UPDATE_FAILED: //当升级失败
Serial.println("[update] Update failed.");
break;
case HTTP_UPDATE_NO_UPDATES: //当无升级
Serial.println("[update] Update no Update.");
break;
case HTTP_UPDATE_OK: //当升级成功
Serial.println("[update] Update ok.");
break;
}
}
/*
//TODO - in v3.0.0 make this an enum
constexpr int HTTP_UE_TOO_LESS_SPACE = (-100);
constexpr int HTTP_UE_SERVER_NOT_REPORT_SIZE = (-101);
constexpr int HTTP_UE_SERVER_FILE_NOT_FOUND = (-102);
constexpr int HTTP_UE_SERVER_FORBIDDEN = (-103);
constexpr int HTTP_UE_SERVER_WRONG_HTTP_CODE = (-104);
constexpr int HTTP_UE_SERVER_FAULTY_MD5 = (-105);
constexpr int HTTP_UE_BIN_VERIFY_HEADER_FAILED = (-106);
constexpr int HTTP_UE_BIN_FOR_WRONG_FLASH = (-107);
constexpr int HTTP_UE_SERVER_UNAUTHORIZED = (-108);
*/
代码主要还是参考巴法云官方示例修改，这里主要注意升级一下官方自带的PubSubClient库，旧版本的会频繁断联。
408as部分的代码也比较简单，就是基础的ADC采集，也没有做滤波，有需要滤波的可以参考其他代码进行修改。代码如下：
// stc15w408as 115200
#include "STC15Fxxxx.H"
#include "intrins.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#define Ver "1.0" //定义固件版本信息
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned int WORD;
#define FOSC 11059200L //System frequency
#define BAUD 115200 // //UART baudrate
#define T50Hz (FOSC / 12 / 2 / 50)
#define Timer2_Reload (65536UL -(FOSC / 4 / BAUD)) //Timer 2 重装值，
#define STC_Y1 97560U // 89C/LEXX、90C/LEXX
#define STC_Y3 14050U // 10F/Lxx、11F/Lxx 、12C/LExx、15F104E/L104E(A版)、15F204E/L204EA(A版)
#define STC_Y5 13043U // 15F/L/Wxx(Y3内核个别型号除外)
#define CNT_PCA_CNT 6000
/Define UART parity mode/
#define NONE_PARITY 0 //None parity
#define ODD_PARITY 1 //Odd parity
#define EVEN_PARITY 2 //Even parity
#define MARK_PARITY 3 //Mark parity
#define SPACE_PARITY 4 //Space parity
#define PARITYBIT NONE_PARITY //Testing even parity
#define S1_S0 0x40 //P_SW1.6
#define S1_S1 0x80 //P_SW1.7
#define CTRL_NUM 2 //控制端口数量
#define MAX_TIME 255 //限制最大定时时长
typedef bit BOOL;
bit ser_flag=0;
uchar idata Receive_Buffer[32]; //接收缓冲
uchar Buf_Index=0; //缓冲空间索引
uchar T_Count=0; //计时计数 产生秒计时
uchar S_Count=0; //计时计数 显示模式切换 默认显示10秒
BYTE code df_Table[]={ 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9 }; //温度小数位对照表
sbit DHT11 = P3^7; // P3^7 //DHT11模块数据引脚
sbit Rain_pin = P3^6; //下雨传感器引脚
bit Temp_flag = 0; //温度转换标志
sbit DQ = P1^5; //温度传送数据IO口
sbit Ctrl1 = P1^3;
sbit Ctrl2 = P1^4;//两个控制端口
sbit CTRL = P1^1; //8266控制端口
/*******************************************/
#define ADC_POWER 0x80 //ADC电源控制位
#define ADC_FLAG 0x10 //ADC完成标志
#define ADC_START 0x08 //ADC起始控制位
#define ADC_SPEEDLL 0x00 //540个时钟
#define ADC_SPEEDL 0x20 //360个时钟
#define ADC_SPEEDH 0x40 //180个时钟
#define ADC_SPEEDHH 0x60 //90个时钟
sfr ADC_LOW2 = 0xBE; //ADC低2位结果
void InitADC(); //初始化ADC
void ShowResult(BYTE ch);
BYTE GetADCResult(BYTE ch);
void Clear_Data (void);
void Delay1ms(unsigned char c);
void Temp_change() ;
void Get_temp();
//void Delay20us();
BYTE cnt=0; //定时器0中断次数
WORD value;
WORD cnt_pca;
//BYTE UART0_Rx_Count;
BYTE idata Temp_Buf[5];
BYTE idata Temp_Value[2];
BYTE FLAG,temp;
bit busy;
bit isTimer;
void SendData(BYTE dat);
void SendString(char *s);
void UartInit(void) //115200bps@11.0592MHz
{
S1_8bit(); //8位数据
S1_USE_P30P31(); //UART1 使用P30 P31口 默认
AUXR &= ~(1<<4); //Timer stop 波特率使用Timer2产生
AUXR |= 0x01; //S1 BRT Use Timer2;
AUXR &= ~(1<<3); //Timer2 set As Timer //
AUXR |= (1<<2); //Timer2 set as 1T mode
TH2 = (BYTE)(Timer2_Reload >> 8);
TL2 = (BYTE)Timer2_Reload;
IE2 &= ~(1<<2); //禁止中断 //
AUXR &= ~(1<<3); //定时 //
AUXR |= (1<<4); //Timer run enable
REN = 1; //允许接收
ES = 1; //允许中断
}
/*****************************************************/
void tm0_init() //50ms 定时
{
TR0 = 0; //停止计数
ET0 = 1; //允许中断
TMOD = (TMOD & ~0x03) | 0; //工作模式,0: 16位自动重装, 1: 16位定时/计数, 2: 8位自动重装, 3: 16位自动重装, 不可屏蔽中断
AUXR &= ~0x80; //12T
TMOD &= ~0x04; //定时
TH0 = 0x00;
TL0 = 0x4C;
TR0 = 1; //开始运行
}
//T0 中断函数
void T0_INT() interrupt 1
{
uint i;
BYTE temp[5];
cnt++;
if(cnt==20) //50ms *100
{
if(Temp_flag == 1)
{
Get_temp();
i = GetADCResult(0);
i= (i<<2)+ADC_LOW2;
SendString("#");
sprintf(temp,"%d",i);
SendString(temp);
Temp_flag = 0;
} else {
Temp_change();
Temp_flag = 1;
}
cnt=0;
}
}
void main()
{
tm0_init();
InitADC();
UartInit();
EA = 1;
isTimer = 0;
Temp_flag = 0;
//SendString("ces\r\n");
while (1)
{ //user's function
}
}
//
void Delay30us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
_nop_();
_nop_();
i = 80;
while (--i);
}
//
void Delay40us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
i = 108;
while (--i);
}
//========================================================================
// 函数: void delay_ms(unsigned char ms)
// 描述: 延时函数。
// 参数: ms,要延时的ms数, 这里只支持1~255ms. 自动适应主时钟.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2013-4-1
// 备注:
//========================================================================
void Delay1ms(unsigned char c)
{
unsigned int i;
do{
i = FOSC / 13000;
while(--i) ; //14T per loop
}while(--c);
}
/ds18b20****/
/dsb8b20 1ms延时函数/
void Delay600us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 7;
j = 113;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void Delay60us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 1;
j = 162;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void Delay36us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
i = 97;
while (--i);
}
/ds18b20初始化函数************/
void Init_DS18B20(void)
{
uint i=2200;
DQ=1;
Delay60us(); // 12*6
DQ=0;
Delay600us();//最小480 39，最大960 80 12*50
DQ=1;
Delay60us();//15-60us 12*5
//while(DQ!=0);
while(DQ&&(i>0)) i--;
//TESTLED = 1;
DQ=1;//让传感器释放总线，避免影响下一步
}
/***********ds18b20读一个字节**************/
unsigned char ReadOneChar(void)
{
uchar i=0;
uchar dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ=0;// 给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1; // 给脉冲信号
if(DQ)
dat|=0x80;
Delay36us();//15-60us采样 12*3
}
return(dat);
}
/ds18b20写一个字节***/
void WriteOneChar(uchar dat)
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
DQ = 0;
_nop_();
DQ = dat&0x01; //取最低位
Delay36us(); //15-60us采样 12*3
DQ = 1; //上升沿将数据送入
_nop_();
_nop_();
dat>>=1;
}
}
/**读取ds18b20当前温度/
//开始温度转换//
void Temp_change()
{
Init_DS18B20();
Delay1ms(1);
WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换
}
//获取温度数据//
void Get_temp()
{
uchar CurrentT = 0; //当前读取的温度整数部分
uchar a,b,ng;
uchar temp[5] = {0};
uchar Tdot = 0;
Init_DS18B20();
Delay1ms(1);
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度
Temp_Value[0]=ReadOneChar(); //读取温度值低位
Temp_Value[1]=ReadOneChar(); //读取温度值高位
a = Temp_Value[0];
b = Temp_Value[1];
if((b&0xf8)==0xf8) //高字节高5位如果全为 1，则为负数，为负数时
{ //加1，并设置负数标志为 1
b = ~b;
a = ~a+1;
if(a==0x00) //若低字节进位，则高字节加 1
(b)++;
ng = 1; //设置负数标志为 1
}else ng = 0;
Tdot = df_Table[a&0x0f]; //查表得到温度小数部分
//获取温度整数部分（低字节低4位清零，高4位右移 4 位）+（高字节高5位清零
//低三位左移4位）
CurrentT = ((a&0xf0)>>4) | ((b&0x07)<<4);
//将温度整数部分分解为3位待显示数字
SendString("#");
if(ng) SendString("-");
sprintf(temp,"%d",(uint)CurrentT);
SendString(temp);
SendString(".");
sprintf(temp,"%d",(uint)Tdot);
SendString(temp);
}
/************************************************/
/----------------------------
初始化ADC
----------------------------/
void InitADC()
{
P1ASF = 0x05; //0x01; 1D// //设置P1.0,P1.2 口为AD口
ADC_RES = 0; //清除结果寄存器
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL;
Delay1ms(2); //ADC上电并延时
}
/----------------------------
读取ADC结果
----------------------------/
BYTE GetADCResult(BYTE ch)
{
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;
nop(); //等待4个NOP
nop();
nop();
nop();
while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//等待ADC转换完成
ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG; //Close ADC
return ADC_RES; //返回ADC结果
}
/----------------------------
UART 中断服务程序
-----------------------------/
void Uart() interrupt 4
{
uchar c;
if (RI)
{
RI = 0; //清除RI位
c = SBUF; //P0显示串口数据
if(c == '+')
{
Buf_Index = 0;
memset(Receive_Buffer,0,32);
}
Receive_Buffer[Buf_Index++]=c;
if(Buf_Index >= 32)
{
Buf_Index = 0;
memset(Receive_Buffer,0,32);
}
if(c == '\n') ser_flag = 1; //P2.2显示校验位
}
if (TI)
{
TI = 0; //清除TI位
busy = 0; //清忙标志
}
}
/----------------------------
发送串口数据
----------------------------/
void SendData(BYTE dat)
{
SBUF=dat;
while(!TI);
TI=0;
}
/----------------------------
发送字符串
----------------------------/
void SendString(char *s)
{
while (*s) //检测字符串结束标志
{
SendData(*s++); //发送当前字符
}
}
/*****************************************************/
BYTE ASCII2HEX(BYTE dat)
{
if(dat >= '0' && dat <= '9') return (dat - '0'); //0~9
if(dat >= 'A' && dat <='F') return (dat + 10 - 'A'); //A~F
return dat;
}
/***************************************************************/
小程序部分的界面如下：
小程序部分代码比较长，我把所有的代码和小程序部分的主要显示界面代码放在最后。水平有限，大家轻喷。
附件：代码部分.rar另外，天然气浓度这个只是参考，我只是ad转换后就直接显示了，从测量的电压看，正常情况下，输出的电压小于1.8v就是正常，高于2v就报警，对应显示的值就是小于560和大于620。
