本系統(tǒng)是基于物聯(lián)網技術和傳感器技術進行設計的,整個系統(tǒng)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(tǒng)的主控部分是STM32F103C8T6單片機,數(shù)據(jù)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(tǒng)連接,傳感器的測量數(shù)值會被收集并存儲。在液晶屏顯示相關環(huán)境數(shù)據(jù)的同時,WIFI模塊將數(shù)據(jù)上傳到阿里云平臺,平臺再將數(shù)據(jù)下發(fā)到APP端,可以讓人們方便直接的觀察到當前環(huán)境的各種指標。還可以根據(jù)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(fā)出聲光報警、打開風扇促進空氣流通等,維持環(huán)境穩(wěn)定[4]。本文的主要內容安排如下:
(1)了解本課題的背景和現(xiàn)狀,查閱國內外對環(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)的技術指標,然后結合設計目的進行系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的軟件設計思路,根據(jù)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(tǒng)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(tǒng)的設計理念。
系統(tǒng)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(tǒng)的實物圖如圖5-1所示。在調試過程中,傳感器能夠完成環(huán)境數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)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。
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2025-4-1 19:58 上傳
圖5-1 實物模型圖
本系統(tǒng)可以與手機端進行網絡通信,可以把處理過的數(shù)據(jù)結果通過WIFI模塊發(fā)送至手機上的APP,用戶即可利用智能手機了解到最新的環(huán)境參數(shù)。首頁如下圖5-2所示。
圖5-2 手機APP使用界面
5.3 調試結果
經過上述軟硬件測試,本系統(tǒng)可以實現(xiàn)預設的相關功能。
第一,在監(jiān)控方面。本系統(tǒng)能對所處環(huán)境中的溫濕度、室內光照強度、PM2.5和CO濃度進行實時監(jiān)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(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,測量值會與程序內設置的三組范圍進行比較。本系統(tǒng)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(tǒng)基本達到了預設的效果。
第二,在人機交互情況。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(huán)境數(shù)據(jù)。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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