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基于STM32单片机的智能厨房系统设计方案

来源：

2025-06-19

类别：工业控制

拍明芯城

基于STM32单片机的智能厨房系统设计方案

随着物联网、人工智能和嵌入式技术的高速发展，智能家居已成为现代生活不可逆转的趋势。厨房作为家庭生活的重要组成部分，其智能化改造不仅能大幅提升生活品质，更能有效保障家庭安全。本文旨在详细阐述一个基于STM32单片机的智能厨房系统设计方案，涵盖从系统架构到具体元器件选型、功能实现及设计考量的方方面面。本系统旨在解决传统厨房存在的安全隐患（如燃气泄漏、火灾）、操作繁琐（如烹饪过程监测不便、电器控制复杂）以及能源浪费（如遗忘关闭电器）等痛点，通过集成多功能传感器、智能控制模块和人机交互界面，实现对厨房环境的实时监控、自动化控制和远程管理。

1. 系统总体架构与设计思路

本智能厨房系统采用分层设计理念，主要包括感知层、处理层、执行层和网络层。

感知层：负责实时采集厨房环境数据，包括燃气浓度、烟雾浓度、温度、湿度、火焰、人体存在等信息。该层由各类高精度传感器组成，它们是系统获取外部信息的基础。
处理层：作为系统的“大脑”，核心是STM32系列微控制器。它负责接收感知层传来的数据，进行数据处理、逻辑判断、算法运算，并根据预设规则或用户指令生成控制信号。同时，它也负责与网络层进行数据交互。
执行层：根据处理层发出的控制指令，执行相应动作，如控制抽油烟机启停、燃气阀门开关、照明灯光调节、警报器触发等。该层主要由各类执行器和驱动电路组成。
网络层：实现系统与外部世界的连接，包括局域网通信和广域网通信。通过Wi-Fi模块或以太网模块，系统可以将厨房状态数据上传至云平台，并接收来自用户手机APP或远程服务器的指令，实现远程监控和控制。

系统设计强调模块化、可扩展性和鲁棒性。模块化设计便于系统的开发、测试和维护，当某一功能需要升级或替换时，仅需改动相应模块。可扩展性允许系统未来集成更多智能功能，如食材识别、智能烹饪助手等。鲁棒性则要求系统在复杂环境下仍能稳定可靠运行，尤其是在安全相关功能上，必须确保万无一失。

2. 核心控制器选型：STM32F407ZGT6

本系统选择STM32F407ZGT6作为主控芯片。

元器件作用：STM32F407ZGT6是STMicroelectronics（意法半导体）推出的一款基于ARM Cortex-M4内核的高性能微控制器，集成了浮点运算单元（FPU）。它拥有丰富的外设接口和强大的处理能力，是实现复杂智能控制系统的理想选择。作为系统的核心，它负责所有传感器数据的采集、处理、分析，控制所有执行器的动作，并与通信模块进行数据交互。
选择原因：

高性能Cortex-M4内核与FPU：Cortex-M4内核具有优秀的实时处理能力，主频可达168MHz，配合FPU，能够高效处理复杂的算法，如传感器数据滤波、环境建模、图像处理（未来扩展）等，确保系统响应迅速。
丰富的片上资源：该型号拥有1MB Flash和192KB SRAM，足以存储复杂的程序代码和处理大量数据。同时，集成了大量的GPIO口、多个USART、SPI、I2C、CAN、USB OTG、以太网MAC、SDIO等通信接口，以及多个12位ADC、DAC、定时器等外设，为连接各种传感器、执行器和通信模块提供了极大的便利。
以太网MAC：内置的以太网MAC控制器是选择该芯片的重要原因之一，可以直接实现有线网络连接，提供比Wi-Fi更稳定的数据传输通道，尤其适用于对数据实时性、稳定性要求较高的应用场景。
广泛的生态系统与开发资源：STM32系列芯片拥有庞大的用户群体、完善的开发工具链（Keil MDK, STM32CubeIDE等）和丰富的库函数支持，可以显著缩短开发周期，降低开发难度。
高可靠性与稳定性：STM32芯片以其工业级的品质和稳定性著称，能够满足厨房环境下长时间、高强度运行的要求。

元器件功能：

数据采集与处理：通过ADC接口采集燃气传感器、烟雾传感器、温度传感器等模拟信号，进行数字化转换和初步滤波。通过GPIO接口读取火焰传感器、人体传感器等数字信号。
逻辑控制与决策：根据采集到的环境数据，结合预设的安全阈值和用户自定义规则，执行相应的逻辑判断，如当燃气浓度超标时，立即关闭燃气阀并启动排风扇。
执行器控制：通过GPIO、PWM等接口控制继电器、步进电机、直流电机等，从而控制燃气阀、抽油烟机、照明灯等设备的启停与调节。
通信管理：通过USART、SPI、I2C等接口与各种模块（如Wi-Fi模块、OLED显示屏、键盘模块）进行通信，实现数据传输和指令交互。
网络连接与云平台交互：利用内置的以太网MAC控制器配合外部PHY芯片，实现有线网络连接，将厨房状态数据上传至云平台，并接收云端指令。
人机交互界面驱动：驱动OLED显示屏显示实时数据和系统状态，处理按键输入，实现用户对系统的本地操作。

3. 感知层元器件选型与功能

感知层是智能厨房系统的“眼睛和耳朵”，其准确性和实时性直接影响整个系统的可靠性。

3.1 燃气泄漏检测模块：MQ-2烟雾燃气传感器模块

元器件作用：MQ-2传感器是一种半导体式气体传感器，对液化气、丙烷、甲烷、氢气、一氧化碳以及其他可燃气体具有很高的灵敏度。它能够实时检测厨房环境中是否存在可燃气体泄漏，是保障厨房燃气安全的核心部件。模块化设计通常包含电压比较器和数字输出引脚，便于微控制器读取。
选择原因：

高灵敏度与宽检测范围：MQ-2对多种可燃气体都有良好的响应，能够有效覆盖厨房中常见的燃气类型。
成本效益高：相对于其他高精度但价格昂贵的专业气体传感器，MQ-2在满足基本安全需求的前提下，具有很高的性价比。
易于接口：其模拟输出可以直接接入STM32的ADC端口进行精确量化，数字输出则可用于简单的阈值报警。
成熟可靠：该系列传感器在气体检测领域应用广泛，技术成熟，可靠性高。

元器件功能：

通过感应电阻值的变化，将环境中可燃气体的浓度转化为电信号。
模块通常集成了LM393比较器，可根据预设阈值产生数字信号输出，指示是否达到报警浓度。
模拟输出端口提供与气体浓度成比例的模拟电压信号，可由STM32的ADC采集，实现更精确的浓度监测和趋势分析。

3.2 烟雾与火焰检测模块：MQ-2烟雾传感器（与燃气共用）及HX1838火焰传感器

元器件作用：MQ-2传感器除了检测燃气，也对烟雾（特别是燃烧产生的烟雾）有响应，但通常需要配合火焰传感器共同判断火灾。HX1838火焰传感器主要用于检测特定波长的红外线，以判断是否存在火焰，是火灾早期预警的关键。
选择原因：

MQ-2的多功能性：降低了传感器种类和成本，通过算法融合MQ-2的烟雾响应和火焰传感器的火焰检测，可以提高火灾判断的准确性。
HX1838的快速响应：火焰传感器能够快速响应火焰产生的红外辐射，实现对火灾的快速预警，为采取灭火措施争取宝贵时间。
互补性：MQ-2检测烟雾，HX1838检测火焰，二者结合可以更全面、更可靠地判断火灾的发生，减少误报和漏报。

元器件功能：

MQ-2烟雾检测：当厨房内有烟雾产生时（如烹饪油烟过大或发生火灾），MQ-2的电阻值会发生变化，输出相应的电信号。
HX1838火焰检测：传感器内部的光敏二极管阵列检测火焰发出的特定波长的红外线，当检测到火焰时，输出低电平信号。
STM32通过ADC或GPIO读取这些信号，并结合设定的阈值和逻辑判断，确定是否发生火灾，并触发相应警报和执行动作。

3.3 环境温湿度传感器：DHT11温湿度传感器模块

元器件作用：DHT11是一款数字温湿度复合传感器，包含一个NTC热敏电阻和一个电容式湿度传感器，可直接输出数字信号。用于实时监测厨房环境的温度和湿度，这些数据对于判断厨房环境舒适度、电器运行状态以及辅助火灾预警（异常高温）都具有重要意义。
选择原因：

数字输出与单总线接口：DHT11采用单总线通信方式，只需要一个GPIO引脚即可与STM32通信，简化了硬件连接和软件编程。
成本低廉：作为一款常用的温湿度传感器，DHT11价格非常亲民，适合大规模部署。
足够满足精度需求：虽然DHT11的精度不如更高端的传感器（如DHT22或BME280），但对于厨房环境的日常温湿度监测和异常判断，其精度已完全足够。
应用广泛：大量的资料和例程使其开发变得简单。

元器件功能：

传感器上电后，通过单总线协议与STM32进行数据通信。
STM32发送读取指令后，DHT11将采集到的温度和湿度值以数字形式传输给STM32。
STM32对接收到的数据进行解析，得到当前的温度（摄氏度）和相对湿度（百分比），并可用于显示、记录或触发相关控制逻辑（如当温度过高时提示用户）。

3.4 人体存在检测模块：HC-SR501红外人体感应模块

元器件作用：HC-SR501是一款基于PIR（Passive Infrared）技术的红外热释电人体感应模块，能够检测到其探测范围内人体的移动。在智能厨房中，它可以用于实现人来灯亮、人走灯灭的智能照明，或者在长时间无人活动时提醒用户关闭电器，实现节能。
选择原因：

被动式检测，节能环保：PIR传感器只接收人体发出的红外辐射，不主动发射任何信号，因此功耗极低，且对人体无害。
高灵敏度与广阔探测范围：HC-SR501通常具有较宽的探测角度和距离，能够有效覆盖厨房的活动区域。
数字输出，易于接口：当检测到人体移动时，模块输出高电平信号，否则输出低电平，STM32可直接通过GPIO口读取。
可调参数：模块上通常有调节延时时间和感应灵敏度的电位器，方便根据实际需求进行配置。

元器件功能：

当有人体进入其探测范围并发生移动时，模块内部的热释电红外传感器会检测到红外辐射的变化。
模块输出一个持续一段时间的高电平信号（取决于延时设置）。
STM32通过读取该高电平信号，判断厨房内是否有人存在，从而控制照明、提示信息等。

4. 执行层元器件选型与功能

执行层负责将处理层的逻辑指令转化为实际的物理动作，是智能系统与现实世界交互的桥梁。

4.1 燃气阀门控制：步进电机驱动器及燃气阀

元器件作用：用于控制燃气管道的主阀门的开启与关闭。在燃气泄漏或其他紧急情况下，系统需要能够迅速、可靠地切断燃气供应。选择步进电机驱动燃气阀门，可实现精确的开合控制。
选择原因：

步进电机（如28BYJ-48）的精确控制：步进电机能够以离散的步进角度进行精确旋转，这对于控制燃气阀门的开度非常重要，可以确保阀门完全关闭或完全打开，避免半开半合状态。
ULN2003驱动芯片：ULN2003是一款高压、大电流达林顿晶体管阵列，可以直接驱动28BYJ-48等小型步进电机，具有集成度高、电路简单、驱动能力强的优点。
安全可靠性：相比于电磁阀，步进电机控制的机械阀门在断电时可保持当前状态，符合燃气安全规范要求，避免因断电导致阀门误开。

元器件功能：

28BYJ-48步进电机：通过其内部线圈的顺序通电，实现精确的步进旋转，从而带动燃气阀门内部的机械结构进行开合。
ULN2003驱动器：接收STM32发出的控制脉冲信号（通常是四相或八相脉冲序列），放大电流并驱动步进电机的各个线圈，使其按照预设方向和步长转动。
当STM32检测到燃气泄漏信号时，会向ULN2003发送控制指令，使其驱动步进电机将燃气阀门旋转至关闭位置；当安全解除后，可手动或远程控制开启阀门。

4.2 抽油烟机控制：继电器模块

元器件作用：用于控制高功率电器如抽油烟机的电源通断。由于抽油烟机通常是220V交流电源供电，STM32的低压数字信号无法直接控制，需要通过继电器进行隔离和放大。
选择原因：

隔离高低压电路：继电器通过电磁原理实现低压控制电路与高压负载电路的物理隔离，有效保护了STM32芯片，避免高压对单片机的损坏。
承受大电流：继电器触点能够承受较大的电流和电压，满足抽油烟机等大功率电器的控制需求。
成本效益和易用性：继电器模块成熟稳定，价格低廉，且接口简单，可以直接由STM32的GPIO口驱动（通常通过一个三极管或ULN2003驱动继电器线圈）。

元器件功能：

当STM32输出高电平（或低电平，取决于继电器模块的触发方式）信号到继电器模块的控制引脚时，继电器线圈得电，产生磁力吸合触点。
触点闭合，抽油烟机电源通路接通，抽油烟机启动；当信号撤销时，继电器触点断开，抽油烟机停止。
系统可根据燃气泄漏、烟雾浓度、烹饪模式等因素，自动控制抽油烟机的启停。

4.3 警报器：有源蜂鸣器模块与高分贝警笛

元器件作用：在检测到燃气泄漏、火灾等紧急情况时，发出声光报警，提醒厨房内人员及时处理或撤离。
选择原因：

有源蜂鸣器：集成振荡电路，只需通电即可发声，易于驱动。用于发出短促、间歇性的提示音。
高分贝警笛：在紧急情况下需要发出穿透力强、声音响亮的警告，确保在嘈杂环境中也能被听到。
多样化报警：蜂鸣器和警笛结合，可区分不同程度的危险，或提供不同类型的提示（如轻度提示音和紧急报警音）。

元器件功能：

有源蜂鸣器：STM32通过GPIO口控制其电源通断，可实现连续响、间歇响等模式，用于日常提示或轻度警告。
高分贝警笛：通过继电器模块控制其电源，在发生严重燃气泄漏或火灾时，STM32驱动继电器闭合，使警笛持续发出刺耳的高分贝警报声，同时可配合LED警示灯实现声光报警。

4.4 智能照明控制：LED灯条与固态继电器/可控硅调光模块

元器件作用：实现厨房照明的智能化控制，包括人来灯亮、亮度调节、色温调节（如果使用RGBW灯条）。
选择原因：

LED灯条：节能高效，寿命长，可通过PWM或特定驱动芯片实现亮度调节。
固态继电器（SSR）或可控硅调光模块：对于低压LED灯条，直接通过MOSFET或PWM调光即可；对于220V交流供电的照明，SSR或可控硅调光模块可以实现非接触式开关和无级调光，无机械触点磨损，响应速度快，且静音运行。选择可控硅调光模块可以实现更精细的亮度控制。

元器件功能：

LED灯条：作为照明光源。
固态继电器（SSR）：当STM32发出控制信号时，SSR导通，接通LED灯条电源，实现开关控制。
可控硅调光模块：STM32通过PWM信号控制可控硅的导通角，从而调节LED灯条的亮度。结合人体感应模块和环境光传感器（可选），可以实现自动感应亮灯、亮度随环境光自动调节等功能。

5. 网络通信模块选型与功能

网络通信模块是智能厨房系统实现远程监控、数据上传和云端交互的关键。

5.1 以太网通信：ENC28J60以太网控制器模块

元器件作用：ENC28J60是一款独立以太网控制器，具有SPI接口，能够为微控制器提供一个完整的以太网通信解决方案。本系统选择它作为主通信方式，以保证数据传输的稳定性和可靠性。
选择原因：

选择原因：STM32F407ZGT6内部已集成以太网MAC，只需外接一个符合IEEE 802.3标准的物理层收发器（PHY）芯片即可实现完整的以太网功能。这种方案能最大限度发挥STM32内置以太网控制器的性能，数据传输效率更高，且硬件连接更为简洁，PCB布线也更规整。
元器件功能：PHY芯片负责将MAC层输出的数字信号转换为能在物理介质（网线）上传输的模拟信号，并进行收发、冲突检测、自动协商等物理层操作。它与STM32通过RMII（Reduced Media Independent Interface）或MII接口连接，实现数据的高速交换。
稳定性与可靠性：有线以太网相比无线Wi-Fi，在抗干扰能力和数据传输稳定性方面具有显著优势，尤其适合对数据传输连续性和可靠性要求较高的智能家居应用。
STM32F407ZGT6内置以太网MAC：STM32F407ZGT6本身集成了以太网MAC控制器，只需外接一个以太网PHY芯片即可实现以太网通信。然而，考虑到ENC28J60模块的成熟度、易用性和较低的成本，对于一些开发者而言，直接使用ENC28J60通过SPI接口连接可能更为便捷，尤其是在没有集成PHY芯片的STM32型号上（但本方案选择的STM32F407ZGT6已经内置了MAC，可以直接外接PHY）。此处应更正为直接使用STM32F407ZGT6的内置以太网MAC，外接一片以太网PHY芯片（如LAN8720A或RTL8201CP）。
针对STM32F407ZGT6的更优选择：PHY芯片（如LAN8720A或RTL8201CP）

元器件功能：

将STM32处理后的厨房状态数据（如燃气浓度、温度、设备状态等）封装成以太网数据包。
通过TCP/IP协议栈，将数据发送至指定的服务器或云平台。
接收来自服务器或用户手机APP的远程控制指令，并传递给STM32进行处理。
实现局域网内的设备互联和数据共享。

5.2 无线通信（可选）：ESP8266 Wi-Fi模块

元器件作用：ESP8266是一款低成本、高性能的Wi-Fi芯片，集成了TCP/IP协议栈，可作为STM32的Wi-Fi协处理器，实现设备的无线网络连接。作为有线以太网的补充或备用方案，为用户提供更灵活的连接方式。
选择原因：

低成本与高集成度：ESP8266模块价格低廉，但功能强大，集成了Wi-Fi通信功能和部分处理能力。
广泛的应用与成熟的AT指令集：ESP8266在物联网领域应用非常广泛，有丰富的开发资源和AT指令集，STM32可以通过串口（UART）与其通信，实现简单的Wi-Fi连接功能。
满足移动端访问需求：虽然有线连接更稳定，但Wi-Fi提供了更大的灵活性，方便用户通过手机APP进行远程控制和查看。

元器件功能：

作为STM32的Wi-Fi协处理器，通过UART接口接收STM32发送的AT指令。
实现Wi-Fi网络的连接、断开、数据发送和接收等功能。
将STM32获取的厨房数据通过Wi-Fi上传至云平台。
接收云平台或手机APP发送的控制指令，并通过串口转发给STM32。

6. 人机交互与显示模块选型与功能

人机交互模块是用户与智能厨房系统进行沟通的界面，提供直观的状态显示和便捷的操作方式。

6.1 显示模块：0.96寸OLED显示屏（SSD1306驱动）

元器件作用：OLED（Organic Light-Emitting Diode）显示屏具有自发光、高对比度、宽视角、低功耗等特点，非常适合作为嵌入式系统的信息显示界面。0.96寸的尺寸在厨房系统中既能清晰显示关键信息，又不会占用过多空间。
选择原因：

清晰度高与视角广：OLED显示效果清晰，对比度高，即使在不同角度也能看清显示内容。
低功耗：相比LCD，OLED在显示黑色时像素不发光，功耗更低，有利于系统整体的节能设计。
小巧便携：0.96寸的尺寸适合嵌入到各类智能家居设备中。
接口简单：通常采用I2C或SPI接口与STM32通信，布线简单，占用GPIO资源少。SSD1306是常用的OLED驱动芯片，有成熟的驱动库支持。

元器件功能：

实时显示厨房环境数据，如燃气浓度、温度、湿度、当前时间等。
显示系统工作状态，如“正常”、“燃气泄漏警报”、“火灾警报”、“抽油烟机开启”等。
显示网络连接状态、故障代码或提示信息。
通过STM32的I2C或SPI接口，将需要显示的数据和图形指令发送给SSD1306驱动芯片，由其控制OLED像素点亮灭，从而显示图像和文字。

6.2 按键输入模块：独立按键矩阵

元器件作用：提供本地操作界面，用户可以通过按键进行模式切换、参数设置、警报解除等操作。
选择原因：

简单可靠：按键是最直接、最可靠的输入方式，不易受电磁干扰影响。
成本低廉：独立按键或小键盘矩阵成本极低。
满足基本交互需求：对于智能厨房系统，不需要非常复杂的输入，几个功能按键即可满足日常操作。

元器件功能：

通过连接STM32的GPIO口，以轮询或中断的方式检测按键是否被按下。
STM32根据按键的按下状态，执行相应的控制逻辑，如：“模式切换”键用于在自动/手动模式之间切换，“确认”键用于确认操作或解除警报，“设置”键进入参数配置界面等。

7. 电源管理模块

稳定的电源供应是系统可靠运行的基石。

7.1 主电源模块：AC-DC开关电源模块

元器件作用：将市电220V交流电转换为系统所需的低压直流电，通常是5V或12V，为整个系统提供稳定的主电源。
选择原因：

高效率：开关电源相比线性电源具有更高的转换效率，减少能量损耗和发热。
体积小巧：集成度高，便于嵌入到产品中。
宽输入电压范围与过载保护：能够适应市电电压波动，并提供过流、短路等保护功能，增强系统可靠性。
隔离设计：确保人身安全，避免220V高压直接接触到低压控制电路。

元器件功能：

将220V AC输入转换为稳定的5V或12V DC输出。
提供足够的电流输出能力，以满足STM32、传感器、通信模块、显示屏以及部分执行器（通过驱动电路）的总功耗需求。

7.2 稳压模块：AMS1117-3.3V线性稳压器

元器件作用：将主电源模块输出的5V直流电，进一步稳压为STM32F407ZGT6以及部分传感器（如DHT11、OLED）所需的3.3V工作电压。
选择原因：

简单易用：AMS1117系列稳压芯片电路非常简单，只需少量外围元件即可工作。
低成本与封装多样：成本低廉，且有多种封装形式可选，方便PCB设计。
满足小电流稳压需求：对于单片机和大部分数字传感器而言，AMS1117提供的电流输出能力已足够。

元器件功能：

将输入端5V的直流电压稳定输出3.3V的直流电压。
为STM32F407ZGT6提供稳定、纯净的工作电压，确保其正常运行，避免因电源波动引起的系统不稳定。

8. 软件设计与实现

软件设计是智能厨房系统实现各项功能的灵魂，它将硬件连接起来，赋予系统“智能”。

8.1 软件架构

软件架构采用模块化、分层的设计思路，主要包括：

底层驱动层：负责STM32外设的初始化和驱动，包括GPIO、ADC、UART、SPI、I2C、定时器、以太网MAC等。通过封装底层驱动接口，屏蔽硬件细节，为上层应用提供统一、简洁的API。
传感器数据采集与处理层：封装各种传感器的驱动，实现数据采集、初步滤波、量程转换、单位换算等。例如，对MQ-2传感器的ADC值进行气体浓度映射，对DHT11的温湿度数据进行校验。
网络通信协议栈：实现TCP/IP协议栈，包括ARP、IP、ICMP、UDP、TCP等协议，负责数据的封装、解封装、路由、端口管理等。在有线以太网方案中，需要移植LwIP等轻量级TCP/IP协议栈。
应用逻辑层：系统的核心业务逻辑，包括：

安全监控逻辑：燃气泄漏报警、火灾报警（烟雾+火焰双重判断）、高温预警。
设备控制逻辑：抽油烟机自动启停、燃气阀门自动关闭、照明控制（人来灯亮/亮度调节）。
人机交互逻辑：OLED显示更新、按键输入处理、警报音效控制。
定时任务管理：如定时采集数据、定时上传数据。

云平台通信层：负责与云平台进行数据交互，包括数据上报、指令下发、设备认证等。通常采用MQTT、HTTP等协议。
操作系统层（可选，但推荐）：使用RTOS（如FreeRTOS或RT-Thread）可以有效管理多任务并发，提高系统的实时性、稳定性和可维护性。例如，传感器采集任务、网络通信任务、显示刷新任务、按键扫描任务等可以作为独立的线程运行。

8.2 关键算法与逻辑

燃气/烟雾浓度阈值报警：

对MQ-2传感器采集到的模拟量进行ADC转换和A/D曲线拟合，得到精确的燃气/烟雾浓度值。
设定多个报警阈值：低级预警（如浓度达到国家标准1/N，蜂鸣器间歇报警），高级警报（如浓度达到国家标准，立即关闭燃气阀、启动抽油烟机、触发高分贝警笛、发送报警信息至手机）。
引入延时判断机制，避免瞬间波动导致的误报。

火灾综合判断：

轻度预警：当烟雾浓度达到一定阈值，或仅检测到火焰信号时，启动提示音，并显示预警信息。
紧急报警：当烟雾浓度和火焰信号同时达到报警阈值，或其中一项指标异常升高（如温度急剧上升）时，立即触发高分贝警笛、启动抽油烟机（排除烟雾，但如果是火灾则需慎重考虑此步，可能助燃，需结合具体安全策略，更优策略是关闭所有燃气和电力）、发送报警信息，并尝试通知相关部门。
结合MQ-2的烟雾浓度和HX1838火焰传感器的火焰信号。
逻辑：
考虑温度传感器数据作为辅助判断，例如温度异常升高时，进一步加强火灾的可能性判断。

智能照明控制：

结合HC-SR501人体感应模块。当检测到人体进入厨房时，自动开启照明。
设置延时，当长时间无人活动时，自动关闭照明，实现节能。
可扩展环境光传感器，实现根据环境光强度自动调节灯光亮度，提升舒适度。

数据上传与远程控制：

系统定期（如每隔X秒/分钟）将各类传感器数据、设备状态打包，通过以太网/Wi-Fi发送至云平台。
云平台负责数据存储、分析和可视化，并提供API接口供手机APP调用。
手机APP或Web界面发送远程控制指令（如开启/关闭抽油烟机、查看历史数据、解除警报），云平台接收并转发给对应的智能厨房系统。系统收到指令后执行相应动作。

9. 系统的安全与可靠性考量

智能厨房系统涉及家庭安全，其安全性和可靠性是设计的重中之重。

电源稳定性与隔离：所有高压电路与低压控制电路之间必须进行严格的物理隔离。主电源模块应具备过压、过流、短路保护功能。STM32的电源应经过稳压处理，确保稳定。
传感器冗余与交叉验证：对于关键的安全功能（如燃气泄漏、火灾），应考虑使用多种传感器进行交叉验证，降低误报和漏报的风险。例如，燃气泄漏不仅依赖MQ-2，还可引入更专业的电化学传感器（若预算允许）。火灾报警则结合烟雾、火焰和温度传感器。
故障自检与报警：系统应具备自检功能，定期检查传感器、执行器和通信模块的工作状态。一旦发现故障，应及时发出报警并记录，例如传感器数据异常、执行器无法响应等。
断电保护与恢复：系统应在断电后能够安全恢复。关键状态信息（如燃气阀门开闭状态、报警状态）应存储在非易失性存储器（如EEPROM或Flash）中，以便在恢复供电后加载。燃气阀门应设计成在断电时保持当前状态或自动关闭（推荐后者，更安全）。
硬件看门狗：启用STM32内部的硬件看门狗（独立看门狗IWDG或窗口看门狗WWDG），防止程序跑飞或死循环，确保系统在异常情况下能够自动复位，恢复正常运行。
软件容错与异常处理：软件设计中应充分考虑各种异常情况，如传感器读取失败、网络通信中断、指令解析错误等，并编写相应的错误处理代码，提高系统的鲁棒性。
数据加密与安全通信：当系统与云平台或手机APP进行数据交互时，应采用加密传输（如TLS/SSL）和身份认证机制，防止数据被窃取或恶意控制。
手动应急开关：在设计中保留物理手动开关，例如燃气阀门的紧急手动关闭阀，以及警报器的物理复位按钮，确保在系统出现极端故障时，用户仍能进行人工干预。
定期维护与校准：建议定期对燃气传感器等关键传感器进行校准和维护，确保其检测精度。