基于蓝牙遥控的温湿度测量系统设计与制作(附件)【字数：9243】
摘 要本次毕业设计对目前市场上很多的温湿度测量系统关联产品展开了多方位的调查与研究，通过对研发资料的归纳和总结后能够知道实现温湿度测量控制系统的方案分成多个类型，其中性价比参数最佳的当属采用STM32微处理器作为主控，本课题使用了STM32微处理器来担任微处理器控制器，构建了一种性能指标较高的温湿度测量控制系统，经过多个角度的测试，实现了对环境中温度和湿度两项重要参数的实时快速检测并且将其显示在液晶屏上供用户查看，与此同时系统还能够在家居环境中湿度出现过于干燥时进行自动加湿的功能以及温度控制功能，用户可以通过手机蓝牙APP对参数阈值进行设置。本课题在设计方案上查阅了多种相关优秀研发方案，将一些性能较高的硬件驱动电路进行跨平台移动，通过STM32微处理器的驱动控制，使得LCD1602液晶显示屏、DHT11温湿度传感器、有源蜂鸣器、蓝牙通信模块和继电器等能够展现出自身功能，在程序软件的驱动控制下灵活工作。在测试过程中这种系统能够正常工作，灵活响应用户的指令，经过了反复的修改和优化，最终展现出了非常高的工作性能，完全符合初期设计需求。
目录
一、 引言 1
（一） 温湿度测量系统的发展背景 1
（二） 温湿度测量系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 温湿度测量系统的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） DHT11温湿度敏感器简介 4
（五） 蜂鸣器简介 5
（六） 蓝牙通信模块简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） LCD1602液晶显示电路设计 7
（三） 温湿度检测电路设计 7
（四） 蜂鸣器电路设计 8
（五） 蓝牙通信电路设计 8
（六） 加热器/制冷器/加湿器驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 温湿度测量系统的主程序流程设计 11
（二） 液晶显示子程序流程设计 12
（三） 温湿度 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
检测子程序流程设计 13
（四） 蜂鸣器子程序设计 14
（五） 蓝牙无线通信子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 实物图 25
附录四 元件列表 26
附录五 程序 27
引言
温湿度测量系统的发展背景
本次毕业设计将要设计的是一种可以实现高清显示参数、温湿度检测、发出报警信号、蓝牙通信和继电器控制等指标的温湿度测量控制系统，通过对互联网和图书馆中大量的资料进行调阅之后我们能够知道，我们经常说的温湿度测量系统实际上是一种内部以微型控制器作为控制核心，并在片外搭配大量的模块电路而形成的一种电子系统，它的工作过程受到程序的严格控制，现在市面上的温湿度测量控制系统内部主控芯片早已普遍的在使用三十二位微型控制器了，这是当今科研能力发展的趋向，由于早期微处理器还没有得到格外的重视，当时的技术研发主要依靠的是传统的模拟电路技术，为了实现形如这类的目标，须要结合多个模拟电路模块来进行完成，我们知道模拟电路具有典型的特点，传输的信号在时域上是连续模拟的，在电路结构上需要大量的电容电阻等基本元器件来进行支持，长时间工作后轻易发生信号漂移或者误差累积等现象，从而初期的温湿度测量系统在模拟电路的操控下，效果比较简易，随着科技水平的巨大进步，半导体技术取得了革命性的进步，批量生产十六位和三十二位微型控制器的成本被控制的很低，就以STM32等型号的微型控制器来说，其内部近似集成了电子系统中所有经常使用的外围模块，如A/D器件、数模转换器以及中断捕捉等，如此丰富的模块电路被集成在单片微处理器芯片中，价格没有增加很多，反而逐年逼近传统八位机，所以使用这些具有高端水准的微处理器来当作核心芯片，在增加产品性能的同时，亦在不断拉低设计经费，使得产品具备更高的竞争能力。温湿度测量系统在近几年的迅速发展与电子科学技术有着紧密的联系，伴随着人工智能、大规模集成技术、传感器研发技术的快速发展，这些相关的学科在近几年里被大范围的应用在温湿度测量系统等控制系统中，外形体积不断缩小另外功效更加精确的智能传感器被大批量的推向市场，使温湿度测量系统技术人员在设计过程中可以有较多的选择，遵照产品的不同应用系统和使用需求，来选择更适合的集成芯片或者传感器等模块，这样使得温湿度测量系统在正常运行状态中就能够发挥出更加完善的效果。
温湿度测量系统的国内外发展现状
国外对于温湿度测量系统的研发测重点主要放在了研发更高性能的集成式模块，将用于实现温湿度测量系统效果的所有硬件电路模块集成在单片芯片中，使得它成为一个独立的芯片，这样就使得温湿度测量系统能够实现更高的普及化，另外在最近一段时间推出了很多款不同种类的中高端级别的温湿度测量系统，通过对市面上这些产品的资料调研能够知道，中高端产品的价钱在最近一段时间处于持续下降状态，用户的需求量不断扩展。
本文主要研究内容
本课题提出了一款可以完成高清晰度液晶显示、对环境温湿度的检测、发送报警、蓝牙无线收发数据和继电器控制的温湿度测量控制系统，上文已经对这个系统的发展历程以及如今国内外的现状进行了说明，接下来将主要对该系统的实现方法、硬件电路以及软件结构进行设计，本论文将选用STM32微处理器作为控制核心，结合LCD1602液晶屏幕、DHT11传感器、有源蜂鸣器、HC05主从一体蓝牙模块和继电器等器件，通过合理的软硬件系统设计，实现各项预期功能指标，下列为本课题将要实现的设计内容：
1、能够实现高清晰的显示效果，通过微处理器的控制控制，实现快速的显示内容更新；
2、通过DHT11温湿度传感器作为核心元器件，配置温湿度检测电路，能够在STM32微处理器单总线接口的驱动下，实现温湿度的快速采集；
3、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；
4、能够实现2.4GHz蓝牙无线通信功能，通过STM32微处理器对HC05型蓝牙模块的驱动控制，实现对温湿度测量控制系统重要数据的无线收发；
5、设计继电器及其驱动电路，通过功率MOSFET对微处理器控制信号的功率放大，实现STM32微处理器GPIO管脚对后级大功率器件的启闭控制；
方案设计及元器件选择
温湿度测量系统的方案设计
经过上文对温湿度测量控制系统的发展历程和各项功能指标的确立，本章将在此基础上开始进行系统方案的设计，本课题采用的是模块设计方法，将系统整体划分成独立的功能模块，每个模块对应相应的功能指标，如下图中年的系统框图所示，STM32微处理器最小系统部分为主控部分，接下来对各个功能电路的作用进行设计。本课题配置了LCD1602液晶显示电路，用于实现将检测到的家居环境温度和湿度等重要参数显示在屏幕上。在环境温湿度参数的检测功能上配置了DHT11温湿度传感器电路，微处理器通过单总线对其进行驱动实现温湿度采集的启动和数据获取。在温湿度参数出现异常时进行报警的功能通过有源蜂鸣器环境参数异常报警电路来实现；当检测到环境中湿度过低时可以通过加湿器来进行加湿，微处理器通过驱动继电器实现对加湿器工作状态的启闭；按键电路采用机械按键，实现对温湿度检测系统工作模式的配置，继电器驱动电路用于实现继电器控制的功能。加热器和制冷器通过继电器模块进行开关控制，通过微处理器输出的高低电平信号实现对这两个电路模块的启闭控制，实现温度的稳定控制。
目录
一、 引言 1
（一） 温湿度测量系统的发展背景 1
（二） 温湿度测量系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 温湿度测量系统的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） DHT11温湿度敏感器简介 4
（五） 蜂鸣器简介 5
（六） 蓝牙通信模块简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） LCD1602液晶显示电路设计 7
（三） 温湿度检测电路设计 7
（四） 蜂鸣器电路设计 8
（五） 蓝牙通信电路设计 8
（六） 加热器/制冷器/加湿器驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 温湿度测量系统的主程序流程设计 11
（二） 液晶显示子程序流程设计 12
（三） 温湿度 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
检测子程序流程设计 13
（四） 蜂鸣器子程序设计 14
（五） 蓝牙无线通信子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 实物图 25
附录四 元件列表 26
附录五 程序 27
引言
温湿度测量系统的发展背景
本次毕业设计将要设计的是一种可以实现高清显示参数、温湿度检测、发出报警信号、蓝牙通信和继电器控制等指标的温湿度测量控制系统，通过对互联网和图书馆中大量的资料进行调阅之后我们能够知道，我们经常说的温湿度测量系统实际上是一种内部以微型控制器作为控制核心，并在片外搭配大量的模块电路而形成的一种电子系统，它的工作过程受到程序的严格控制，现在市面上的温湿度测量控制系统内部主控芯片早已普遍的在使用三十二位微型控制器了，这是当今科研能力发展的趋向，由于早期微处理器还没有得到格外的重视，当时的技术研发主要依靠的是传统的模拟电路技术，为了实现形如这类的目标，须要结合多个模拟电路模块来进行完成，我们知道模拟电路具有典型的特点，传输的信号在时域上是连续模拟的，在电路结构上需要大量的电容电阻等基本元器件来进行支持，长时间工作后轻易发生信号漂移或者误差累积等现象，从而初期的温湿度测量系统在模拟电路的操控下，效果比较简易，随着科技水平的巨大进步，半导体技术取得了革命性的进步，批量生产十六位和三十二位微型控制器的成本被控制的很低，就以STM32等型号的微型控制器来说，其内部近似集成了电子系统中所有经常使用的外围模块，如A/D器件、数模转换器以及中断捕捉等，如此丰富的模块电路被集成在单片微处理器芯片中，价格没有增加很多，反而逐年逼近传统八位机，所以使用这些具有高端水准的微处理器来当作核心芯片，在增加产品性能的同时，亦在不断拉低设计经费，使得产品具备更高的竞争能力。温湿度测量系统在近几年的迅速发展与电子科学技术有着紧密的联系，伴随着人工智能、大规模集成技术、传感器研发技术的快速发展，这些相关的学科在近几年里被大范围的应用在温湿度测量系统等控制系统中，外形体积不断缩小另外功效更加精确的智能传感器被大批量的推向市场，使温湿度测量系统技术人员在设计过程中可以有较多的选择，遵照产品的不同应用系统和使用需求，来选择更适合的集成芯片或者传感器等模块，这样使得温湿度测量系统在正常运行状态中就能够发挥出更加完善的效果。
温湿度测量系统的国内外发展现状
国外对于温湿度测量系统的研发测重点主要放在了研发更高性能的集成式模块，将用于实现温湿度测量系统效果的所有硬件电路模块集成在单片芯片中，使得它成为一个独立的芯片，这样就使得温湿度测量系统能够实现更高的普及化，另外在最近一段时间推出了很多款不同种类的中高端级别的温湿度测量系统，通过对市面上这些产品的资料调研能够知道，中高端产品的价钱在最近一段时间处于持续下降状态，用户的需求量不断扩展。
本文主要研究内容
本课题提出了一款可以完成高清晰度液晶显示、对环境温湿度的检测、发送报警、蓝牙无线收发数据和继电器控制的温湿度测量控制系统，上文已经对这个系统的发展历程以及如今国内外的现状进行了说明，接下来将主要对该系统的实现方法、硬件电路以及软件结构进行设计，本论文将选用STM32微处理器作为控制核心，结合LCD1602液晶屏幕、DHT11传感器、有源蜂鸣器、HC05主从一体蓝牙模块和继电器等器件，通过合理的软硬件系统设计，实现各项预期功能指标，下列为本课题将要实现的设计内容：
1、能够实现高清晰的显示效果，通过微处理器的控制控制，实现快速的显示内容更新；
2、通过DHT11温湿度传感器作为核心元器件，配置温湿度检测电路，能够在STM32微处理器单总线接口的驱动下，实现温湿度的快速采集；
3、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；
4、能够实现2.4GHz蓝牙无线通信功能，通过STM32微处理器对HC05型蓝牙模块的驱动控制，实现对温湿度测量控制系统重要数据的无线收发；
5、设计继电器及其驱动电路，通过功率MOSFET对微处理器控制信号的功率放大，实现STM32微处理器GPIO管脚对后级大功率器件的启闭控制；
方案设计及元器件选择
温湿度测量系统的方案设计
经过上文对温湿度测量控制系统的发展历程和各项功能指标的确立，本章将在此基础上开始进行系统方案的设计，本课题采用的是模块设计方法，将系统整体划分成独立的功能模块，每个模块对应相应的功能指标，如下图中年的系统框图所示，STM32微处理器最小系统部分为主控部分，接下来对各个功能电路的作用进行设计。本课题配置了LCD1602液晶显示电路，用于实现将检测到的家居环境温度和湿度等重要参数显示在屏幕上。在环境温湿度参数的检测功能上配置了DHT11温湿度传感器电路，微处理器通过单总线对其进行驱动实现温湿度采集的启动和数据获取。在温湿度参数出现异常时进行报警的功能通过有源蜂鸣器环境参数异常报警电路来实现；当检测到环境中湿度过低时可以通过加湿器来进行加湿，微处理器通过驱动继电器实现对加湿器工作状态的启闭；按键电路采用机械按键，实现对温湿度检测系统工作模式的配置，继电器驱动电路用于实现继电器控制的功能。加热器和制冷器通过继电器模块进行开关控制，通过微处理器输出的高低电平信号实现对这两个电路模块的启闭控制，实现温度的稳定控制。
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