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本系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，整個(gè)系統(tǒng)包括以下幾個(gè)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(bào)警模塊。本系統(tǒng)的主控部分是STM32F103C8T6單片機(jī)，數(shù)據(jù)部分主要是通過溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、一氧化碳?xì)怏w傳感器和PM2.5濃度傳感器采集，將傳感器與單片機(jī)最小系統(tǒng)連接，傳感器的測量數(shù)值會(huì)被收集并存儲(chǔ)。在液晶屏顯示相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)的同時(shí)，WIFI模塊將數(shù)據(jù)上傳到阿里云平臺(tái)，平臺(tái)再將數(shù)據(jù)下發(fā)到APP端，可以讓人們方便直接的觀察到當(dāng)前環(huán)境的各種指標(biāo)。還可以根據(jù)不同情況自行設(shè)置溫濕度、光照強(qiáng)度、及CO濃度的上下限，一旦超過正常范圍就會(huì)打開電燈、發(fā)出聲光報(bào)警、打開風(fēng)扇促進(jìn)空氣流通等，維持環(huán)境穩(wěn)定[4]。本文的主要內(nèi)容安排如下：
（1）了解本課題的背景和現(xiàn)狀，查閱國內(nèi)外對(duì)環(huán)境監(jiān)控研究的資料,了解目前存在的一些問題。
（2）確定系統(tǒng)的主要功能和參數(shù)的技術(shù)指標(biāo)，然后結(jié)合設(shè)計(jì)目的進(jìn)行系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)，為后文的軟硬件設(shè)計(jì)做好鋪墊。
（3）分析預(yù)選方案并確定元器件的選取，對(duì)所選的單片機(jī)和相關(guān)傳感器進(jìn)行詳細(xì)的介紹，詳細(xì)說明系統(tǒng)各個(gè)模塊的硬件電路。
（4）對(duì)單片機(jī)作一定的概述，詳細(xì)說明系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思路，根據(jù)各個(gè)模塊的功能特性，針對(duì)性的進(jìn)行軟件編程設(shè)計(jì)。
（5）對(duì)系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行調(diào)試，使各傳感器正常工作，最后對(duì)所做實(shí)物作總體測試，從而論證本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。
系統(tǒng)調(diào)試主要是將硬件搭建的實(shí)物模型與程序相結(jié)合進(jìn)行調(diào)試。本系統(tǒng)的實(shí)物圖如圖5-1所示。在調(diào)試過程中，傳感器能夠完成環(huán)境數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，誤差也都在設(shè)計(jì)指標(biāo)之內(nèi)。OLED屏上可以清晰的顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。在控制方面，風(fēng)扇按照控制要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)，加速空氣流通。本系統(tǒng)預(yù)留了一定的接口，可以添加其他模塊進(jìn)行下一步的擴(kuò)展研究。
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2025-4-1 19:58 上傳
圖5-1 實(shí)物模型圖
本系統(tǒng)可以與手機(jī)端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，可以把處理過的數(shù)據(jù)結(jié)果通過WIFI模塊發(fā)送至手機(jī)上的APP，用戶即可利用智能手機(jī)了解到最新的環(huán)境參數(shù)。首頁如下圖5-2所示。
圖5-2 手機(jī)APP使用界面
5.3 調(diào)試結(jié)果
經(jīng)過上述軟硬件測試，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的相關(guān)功能。
第一，在監(jiān)控方面。本系統(tǒng)能對(duì)所處環(huán)境中的溫濕度、室內(nèi)光照強(qiáng)度、PM2.5和CO濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并顯示結(jié)果。其中溫度測量范圍為±0~50℃（存在±2％的誤差），光照強(qiáng)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(jiān)測靈敏度為0.5V/（0.1mg/m3）。CO濃度監(jiān)控范圍為0~99%。在檢測PM2.5和CO濃度時(shí)，測量值會(huì)與程序內(nèi)設(shè)置的三組范圍進(jìn)行比較。本系統(tǒng)可以控制電燈、報(bào)警燈、排氣扇,，報(bào)警器的開關(guān)，報(bào)警模塊中的LED燈和蜂鳴器也可以按照正確指令啟動(dòng)。綜上所述，本系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)設(shè)的效果。
第二，在人機(jī)交互情況。本系統(tǒng)不僅能在OLED上顯示采集環(huán)境數(shù)值的結(jié)果，還可以利用ESP8266WIFI模塊與手機(jī)進(jìn)行通訊。這樣方便用戶在手機(jī)上實(shí)時(shí)觀察到環(huán)境數(shù)據(jù)。配備的按鍵可以設(shè)置報(bào)警閾值的加減。
詳見文檔:
文檔和程序.7z
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