本系統是基于物聯網技術和傳感器技術進行設計的，整個系統包括以下幾個模塊：STM32F103C8T6、傳感器模塊、OLED模塊、WIFI通訊模塊、按鍵輸入模塊和聲光報警模塊。本系統的主控部分是STM32F103C8T6單片機，數據部分主要是通過溫濕度傳感器、光照強度傳感器、一氧化碳氣體傳感器和PM2.5濃度傳感器采集，將傳感器與單片機最小系統連接，傳感器的測量數值會被收集并存儲。在液晶屏顯示相關環境數據的同時，WIFI模塊將數據上傳到阿里云平臺，平臺再將數據下發到APP端，可以讓人們方便直接的觀察到當前環境的各種指標。還可以根據不同情況自行設置溫濕度、光照強度、及CO濃度的上下限，一旦超過正常范圍就會打開電燈、發出聲光報警、打開風扇促進空氣流通等，維持環境穩定[4]。本文的主要內容安排如下：
（1）了解本課題的背景和現狀，查閱國內外對環境監控研究的資料,了解目前存在的一些問題。
（2）確定系統的主要功能和參數的技術指標，然后結合設計目的進行系統的框架設計，為后文的軟硬件設計做好鋪墊。
（3）分析預選方案并確定元器件的選取，對所選的單片機和相關傳感器進行詳細的介紹，詳細說明系統各個模塊的硬件電路。
（4）對單片機作一定的概述，詳細說明系統的軟件設計思路，根據各個模塊的功能特性，針對性的進行軟件編程設計。
（5）對系統的主要功能進行調試，使各傳感器正常工作，最后對所做實物作總體測試，從而論證本系統的設計理念。
系統調試主要是將硬件搭建的實物模型與程序相結合進行調試。本系統的實物圖如圖5-1所示。在調試過程中，傳感器能夠完成環境數據采集的任務，誤差也都在設計指標之內。OLED屏上可以清晰的顯示數據結果。在控制方面，風扇按照控制要求正常運轉，加速空氣流通。本系統預留了一定的接口，可以添加其他模塊進行下一步的擴展研究。
圖5-1 實物模型圖
本系統可以與手機端進行網絡通信，可以把處理過的數據結果通過WIFI模塊發送至手機上的APP，用戶即可利用智能手機了解到最新的環境參數。首頁如下圖5-2所示。
圖5-2 手機APP使用界面
5.3 調試結果
經過上述軟硬件測試，本系統可以實現預設的相關功能。
第一，在監控方面。本系統能對所處環境中的溫濕度、室內光照強度、PM2.5和CO濃度進行實時監控并顯示結果。其中溫度測量范圍為±0~50℃（存在±2％的誤差），光照強度測量范圍0~99％，濕度測量范圍為10~90％RH（存在±5％RH的誤差），PM2.5濃度監測靈敏度為0.5V/（0.1mg/m3）。CO濃度監控范圍為0~99%。在檢測PM2.5和CO濃度時，測量值會與程序內設置的三組范圍進行比較。本系統可以控制電燈、報警燈、排氣扇,，報警器的開關，報警模塊中的LED燈和蜂鳴器也可以按照正確指令啟動。綜上所述，本系統基本達到了預設的效果。
第二，在人機交互情況。本系統不僅能在OLED上顯示采集環境數值的結果，還可以利用ESP8266WIFI模塊與手機進行通訊。這樣方便用戶在手機上實時觀察到環境數據。配備的按鍵可以設置報警閾值的加減。
詳見文檔:
文檔和程序.7z
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2025-4-1 19:58 上傳
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