基于物联网的家庭环境健康监控系统设计(附件)【字数：8511】
摘 要本文以“基于物联网的家庭环境健康监控系统设计”作为研究课题，研发了一款家庭环境健康监控控制系统，实现了家庭环境中的烟雾浓度和温度进行实时快速检测，并且将检测结果显示在液晶屏上，通过蓝牙无线通信将数据发送到手机app进行显示，与此同时还具有报警功能。在硬件层面采用STM32微处理器来作为主控，并结合了LCD1602点阵屏幕、DHT11温湿度测量器、ADC0832模数转换器、MQ-2烟雾浓度传感器、有源蜂鸣器和HC-05主从一体蓝牙模块等器件，构建硬件框架。通过对系统功能的多角度测试，这种型号的家庭环境健康监控控制系统最终能够满足预期设计指标，在测试过程中，它展现出了非常高的稳定性和实用价值，有必要在相关产品市场上进行大范围推广。
目 录
一、 引言 1
二、 方案设计及元件选择 2
（一） 家庭环境健康监控系统的方案设计 2
（二） STM32微处理器简介 3
（三） 蓝牙通信模块简介 3
（四） LCD1602液晶屏幕简介 4
（五） DHT11传感器简介 4
（六） MQ2烟雾浓度传感器简介 5
（七） 蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 家庭环境温湿度检测电路设计 7
（三） 家庭环境烟雾气体浓度检测电路设计 7
（四） 液晶屏显示电路设计 8
（五） 参数异常报警电路设计 8
（六） 蓝牙无线通信电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 家庭环境健康监控系统的主程序流程设计 10
（二） 检测温湿度子程序流程设计 10
（三） 烟雾浓度检测子程序流程设计 11
（四） 报警子程序设计 12
（五） 参数显示子程序设计 13
（六） 蓝牙无线数据收发子程序设计 13
五、 系统实现及功能调试 14
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
本课题设计的这款微控制系统实现的功能非常多，它主要是以STM32微处理器来担任内部的主控芯片，当今市场上的家庭环境健康监控系统内部核心部分分成八位、十六位和三十二位三种，其中以STM32等中高端微型控制器作为关键的产品价格比较高，这是由于相关研发企业率先掌握了核心技术，这一些重点技术在家庭环境健康监控系统中得到体现之后，使得它能够满足使用者更高的使用需求和使用感受，家庭环境健康监控系统的核心关键技术主要由其内部的主控微处理器决定，具有知识储备的研究者可以通过灵活的程序代码指令来对主控芯片进行驱动，使主控芯片内部各种功能的外围模块得以工作，井然有序的进行各种数据的处理，以此可以将家庭环境健康监控系统的各项功能得以执行，之所以说主控芯片是决定家庭环境健康监控系统功效的关键的原因，是因为强大的主控微处理器首先在处理数据时具备更快的速度和数据吞吐率，通过对大量资料的研究和归纳能够知道，传感器设计技术在家庭环境健康监控控制系统的发展过程中扮演着特别关键的角色，所说的智能传感器即为一种能够将系统外部非电量信号转换为电量信号的关键元器件，家庭环境健康监控系统对于传感器的主要考验目标则是采集精度，也就是说家庭环境健康监控系统的运行效果和精度差不多受传感器件的限制，在过去一段时间，当传感器设计技术尚且不是十分发达时，家庭环境健康监控系统的性能受到智能传感器最大性能的限制，总是得不到提升，因此家庭环境健康监控系统的发展速度比较慢，而如今伴随着传感模块的采集精度、体积以及成本等目标持续被改善，家庭环境健康监控系统的发展脚步正在不断提升。随着电子技术的不断发展，数字式的家庭环境健康监控系统出现在人们的视野中，这类款式的家庭环境健康监控系统也是一种比较早的外形，几乎不受程序代码的操控，而随着微处理器技术的出现，智能式的家庭环境健康监控系统才正式进入市面，技术人员可以通过编写代码实现对微型控制器的操控，从而轻松实现功能各异，与此同时对系统的改进和优化来说非常简单，几乎不用大幅度的修改硬件电路，大多数情况只需更改目标代码之后重新烧录即可实现，这类开发方式对家庭环境健康监控系统的发展具有积极的推进作用。
当前国际上对家庭环境健康监控系统的竞争点主要在于如何提升它的核心功能，因为当前以STM32等中高等级别的微处理器盛行市面，售价不断下降与此同时性能非常完善，通过对大量的期刊资料和学术论文进行查阅，对国内外多种类型的家庭环境健康监控系统进行总结，将其核心技术指标进行对比和分析，能够看出通过近几年间的迅速发展，内地越来越多企业研发出的家庭环境健康监控系统已经可以批量生产出高级别性能的家庭环境健康监控系统，而且投入市场为用户所得，快速提升的研究能力使国内多家研发企业已经能够和国外一些高端产品进行竞争。
经过上文对这种家庭环境健康监控系统发展背景的详细介绍，能够看出目前市面上该系统的分布非常广泛，各个研发单位都在参与中高端性能家庭环境健康监控系统的设计，课题的确立，意在研发一种具有较高性能另外研发成本低廉的家庭环境健康监控系统，从而选择了大量高性价比器件，通过STM32微处理器、LCD1602液晶屏幕、DHT11型温湿度传感器、ADC0832采样模块、MQ2烟雾传感器、蜂鸣器和蓝牙通信模块等的搭配，实现各项初期功能需求，下列为本课题将要实现的各项功能指标：
1、能够实现高清晰的显示效果，通过微处理器的控制，实现快速的显示内容更新；
2、设计DHT11温湿度传感器驱动控制电路，能够实现温湿度的高精度采集，采集结果能够直接被STM32微处理器使用；
3、配置模拟电压信号采集转换电路，能够在STM32微处理器的控制下，实现对ADC0832模数转换器的控制，将模拟电压信号转换为8位二进制数字信号；
4、能够通过MQ2高性能传感器的配置实现对周围空气中烟雾气体的实时感应并且将检测值转换为电信号进行输出；
5、配置有源蜂鸣器控制电路，能够通过STM32微处理器的GPIO管脚实现驱动控制，能够实现蜂鸣器灵活的启动和停止；
6、设计蓝牙无线通信电路，以HC05型蓝牙模块作为核心模块，通过STM32微处理器构建UART总线，使其能够驱动蓝牙电路实现无线数据收发；
目 录
一、 引言 1
二、 方案设计及元件选择 2
（一） 家庭环境健康监控系统的方案设计 2
（二） STM32微处理器简介 3
（三） 蓝牙通信模块简介 3
（四） LCD1602液晶屏幕简介 4
（五） DHT11传感器简介 4
（六） MQ2烟雾浓度传感器简介 5
（七） 蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 家庭环境温湿度检测电路设计 7
（三） 家庭环境烟雾气体浓度检测电路设计 7
（四） 液晶屏显示电路设计 8
（五） 参数异常报警电路设计 8
（六） 蓝牙无线通信电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 家庭环境健康监控系统的主程序流程设计 10
（二） 检测温湿度子程序流程设计 10
（三） 烟雾浓度检测子程序流程设计 11
（四） 报警子程序设计 12
（五） 参数显示子程序设计 13
（六） 蓝牙无线数据收发子程序设计 13
五、 系统实现及功能调试 14
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
本课题设计的这款微控制系统实现的功能非常多，它主要是以STM32微处理器来担任内部的主控芯片，当今市场上的家庭环境健康监控系统内部核心部分分成八位、十六位和三十二位三种，其中以STM32等中高端微型控制器作为关键的产品价格比较高，这是由于相关研发企业率先掌握了核心技术，这一些重点技术在家庭环境健康监控系统中得到体现之后，使得它能够满足使用者更高的使用需求和使用感受，家庭环境健康监控系统的核心关键技术主要由其内部的主控微处理器决定，具有知识储备的研究者可以通过灵活的程序代码指令来对主控芯片进行驱动，使主控芯片内部各种功能的外围模块得以工作，井然有序的进行各种数据的处理，以此可以将家庭环境健康监控系统的各项功能得以执行，之所以说主控芯片是决定家庭环境健康监控系统功效的关键的原因，是因为强大的主控微处理器首先在处理数据时具备更快的速度和数据吞吐率，通过对大量资料的研究和归纳能够知道，传感器设计技术在家庭环境健康监控控制系统的发展过程中扮演着特别关键的角色，所说的智能传感器即为一种能够将系统外部非电量信号转换为电量信号的关键元器件，家庭环境健康监控系统对于传感器的主要考验目标则是采集精度，也就是说家庭环境健康监控系统的运行效果和精度差不多受传感器件的限制，在过去一段时间，当传感器设计技术尚且不是十分发达时，家庭环境健康监控系统的性能受到智能传感器最大性能的限制，总是得不到提升，因此家庭环境健康监控系统的发展速度比较慢，而如今伴随着传感模块的采集精度、体积以及成本等目标持续被改善，家庭环境健康监控系统的发展脚步正在不断提升。随着电子技术的不断发展，数字式的家庭环境健康监控系统出现在人们的视野中，这类款式的家庭环境健康监控系统也是一种比较早的外形，几乎不受程序代码的操控，而随着微处理器技术的出现，智能式的家庭环境健康监控系统才正式进入市面，技术人员可以通过编写代码实现对微型控制器的操控，从而轻松实现功能各异，与此同时对系统的改进和优化来说非常简单，几乎不用大幅度的修改硬件电路，大多数情况只需更改目标代码之后重新烧录即可实现，这类开发方式对家庭环境健康监控系统的发展具有积极的推进作用。
当前国际上对家庭环境健康监控系统的竞争点主要在于如何提升它的核心功能，因为当前以STM32等中高等级别的微处理器盛行市面，售价不断下降与此同时性能非常完善，通过对大量的期刊资料和学术论文进行查阅，对国内外多种类型的家庭环境健康监控系统进行总结，将其核心技术指标进行对比和分析，能够看出通过近几年间的迅速发展，内地越来越多企业研发出的家庭环境健康监控系统已经可以批量生产出高级别性能的家庭环境健康监控系统，而且投入市场为用户所得，快速提升的研究能力使国内多家研发企业已经能够和国外一些高端产品进行竞争。
经过上文对这种家庭环境健康监控系统发展背景的详细介绍，能够看出目前市面上该系统的分布非常广泛，各个研发单位都在参与中高端性能家庭环境健康监控系统的设计，课题的确立，意在研发一种具有较高性能另外研发成本低廉的家庭环境健康监控系统，从而选择了大量高性价比器件，通过STM32微处理器、LCD1602液晶屏幕、DHT11型温湿度传感器、ADC0832采样模块、MQ2烟雾传感器、蜂鸣器和蓝牙通信模块等的搭配，实现各项初期功能需求，下列为本课题将要实现的各项功能指标：
1、能够实现高清晰的显示效果，通过微处理器的控制，实现快速的显示内容更新；
2、设计DHT11温湿度传感器驱动控制电路，能够实现温湿度的高精度采集，采集结果能够直接被STM32微处理器使用；
3、配置模拟电压信号采集转换电路，能够在STM32微处理器的控制下，实现对ADC0832模数转换器的控制，将模拟电压信号转换为8位二进制数字信号；
4、能够通过MQ2高性能传感器的配置实现对周围空气中烟雾气体的实时感应并且将检测值转换为电信号进行输出；
5、配置有源蜂鸣器控制电路，能够通过STM32微处理器的GPIO管脚实现驱动控制，能够实现蜂鸣器灵活的启动和停止；
6、设计蓝牙无线通信电路，以HC05型蓝牙模块作为核心模块，通过STM32微处理器构建UART总线，使其能够驱动蓝牙电路实现无线数据收发；
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