01
课程导论
什么是多级预警系统？烟感与气体传感器融合的意义，课程目标与学习路径。
融合导学
02
传感器基础
烟感传感器（离子式、光电式）工作原理与选型，气体传感器（MQ-2、MQ-7）工作原理与选型。
烟感气体选型
03
信号采集基础
模拟信号与数字信号，ADC采样原理，传感器信号调理电路（放大、滤波）。
ADC调理
04
单片机选型与开发环境
STM32与ESP32对比，Keil/Arduino IDE搭建，GPIO与中断配置。
STM32ESP32IDE
05
烟感传感器驱动开发
光电式烟感模块（如GP2Y1010AU0F）数据手册解读，PWM驱动与ADC读取，粉尘浓度计算。
GP2Y1010PWM
06
气体传感器驱动开发
MQ系列传感器加热控制，电阻值到PPM浓度的转换算法，温湿度补偿。
MQ-2PPM补偿
07
多传感器数据融合基础
加权平均法、卡尔曼滤波入门、贝叶斯估计在预警中的应用。
卡尔曼贝叶斯
08
阈值预警逻辑设计
单阈值与多阈值策略，动态阈值调整，防误报机制（去抖、延时确认）。
阈值防误报
09
多级预警等级划分
正常、注意、警告、危险四级定义，声光报警器驱动（蜂鸣器、LED灯带）。
四级声光
10
通信协议基础
UART、I2C、SPI协议对比，传感器数据通过I2C总线读取。
I2CSPIUART
11
无线通信模块
Wi-Fi（ESP8266）与蓝牙（HC-05）配置，数据透传与AT指令。
ESP8266HC-05
12
本地数据存储
SD卡模块（SPI模式）驱动，FATFS文件系统，CSV格式日志记录。
SD卡FATFSCSV
13
实时时钟（RTC）
DS3231模块驱动，时间戳生成，定时采样与休眠唤醒。
DS3231RTC
14
OLED显示界面
SSD1306驱动，显示当前浓度、预警等级、时间，菜单交互设计。
SSD1306菜单
15
上位机开发基础
Python PyQt5/Tkinter入门，串口通信接收传感器数据。
PyQt5串口
16
上位机数据可视化
Matplotlib实时曲线绘制，历史数据回放，预警弹窗。
Matplotlib可视化
17
云平台接入
MQTT协议基础，连接阿里云IoT/OneNET，设备影子与属性上报。
MQTT阿里云OneNET
18
手机端预警推送
通过云平台规则引擎，钉钉/微信机器人Webhook推送。
Webhook钉钉微信
19
多节点组网
ZigBee/LoRa组网方案，星型与Mesh拓扑，数据汇聚节点设计。
ZigBeeLoRaMesh
20
系统电源管理
电池供电与低功耗设计，DC-DC降压，休眠模式电流优化。
低功耗DC-DC
21
硬件PCB设计
原理图绘制（Altium Designer），传感器接口布局，抗干扰布线。
AltiumPCB
22
系统可靠性设计
看门狗定时器，冗余传感器，故障自检与上报。
看门狗冗余
23
校准与标定
传感器零点校准，标准气体标定流程，线性度与精度测试。
标定线性度
24
安全规范与认证
GB/T 20513-2006火灾报警标准，CE/FCC认证要点。
国标CEFCC
25
项目实战一：单节点预警
单节点烟感+气体检测预警系统（硬件搭建+代码调试）。
实战单节点
26
项目实战二：多节点监控
多节点数据汇聚与上位机监控系统（组网+上位机开发）。
组网上位机
27
项目实战三：云平台推送
云平台远程预警与手机推送系统（MQTT+Webhook）。
MQTT推送
28
系统测试与优化
误报率测试，响应时间优化，环境适应性测试。
测试优化
29
故障排查与调试技巧
逻辑分析仪使用，串口调试助手，常见问题解决。
调试逻辑分析仪
30
课程总结与展望
边缘计算与AI预警趋势，课程项目扩展建议。
边缘计算AI