基于stm32的环境检测系统的设计(附件)【字数：7070】
摘 要随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，单片机在工业生产和人类的生活中应用的越来越普及。本设计结合单片机、温湿度传感器、烟雾传感器、OLED显示屏以及按键设计一套环境检测终端。其中单片机部分采用STM32F103C8T6型号的微控制器，主要负责程序的搭载与算法的实现。温湿度传感器采用DHT11模块，主要负责检测周围环境的温度与湿度。烟雾传感器采用MQ-2模型，主要负责检测周围的烟雾以及可燃气体的状态。显示屏采用1.3寸OLED模块，主要负责实时的显示传感器的数值以及系统的设置情况。按键方面采用三个独立按键模块，主要负责对传感器的报警阈值进行设备。同时，该系统还配备了声光报警模块，如果传感器的数值超过所设定的阈值，那么该模块就会进行报警。本次所设计的设计不仅可以用于普通家庭的环境检测，还可以用于工业与农业方面的环境检测，对社会的发展有长远的意义。
目 录
引言 1
（一）研究背景及意义 1
（二）内容提要 1
一、系统框架设计 2
二、硬件设计 3
（一）微控制器最小系统模块设计 3
（二）DHT11湿度传感器模块设计 4
（三）MQ2烟雾传感器模块设计 5
（四）按键模块设计 6
（五）显示模块设计 6
（六）声光报警模块设计 7
三、软件设计 8
（一）总程序框架设计 8
（二）温湿度读取子程序设计 9
（三）烟雾浓度读取子程序设计 10
（四）按键扫描子程序设计 11
（五）显示驱动子程序设计 11
（六）阈值设置子程序设计 12
四、实物安装与调试 13
总结 14
致谢 15
参考文献 16
附件一：原理图 17
附件二：主要源程序 18
引言
（一）研究背景及意义
随着中国经济的飞速发展，人们对于环境的要求越来越高，无论是在室内还是室外，工业上还是农业上，环境都起着至关重要的作用。在人们的日常生活中，室内室外的环境对人的身体健康，心情状态有这决定性的作用，好的环境能给 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
人带来健康的身体，优雅的心情，有利于人们的工作生活。坏的环境，容易让人患上疾病，带来烦躁的心情，使人们的生活陷入混乱。在工业上，环境的温度、湿度与烟雾状态与生产产品的品质有着一定的关系，在农业上，其也决定了所种植的作物的生长情况。
随着电子技术、计算机技术以及传感器技术的发展，出现了许多能应用于环境检测的传感器，其可以将环境检测参数转换为数字或者模拟信号，提供给微处理器来进行读取，非常的方便，并且成本也很低。
因此，本次设计结合STM32单片机、DHT11温湿度传感器、MQ2烟雾传感器、1.3寸OLED屏幕、三个独立按键以及声光报警模块，设计一套基于STM32的环境检测终端。该终端可以实时的检测周围环境的温度、湿度、烟雾和可燃气体的状态，并且在OLED屏幕上进行显示。同时，配备的三个独立按键可以进行传感器阈值上下限的设置，如果检测到传感器的数值不在上下限之内，则驱动声光报警模块进行报警，提醒用户。
（二）内容提要
本次设计的基于STM32的环境检测终端，主要包括：STM32单片机最小系统模块、DHT11温湿度传感器模块、MQ2烟雾传感器模块、1.3寸OLED显示模块、独立按键模块以及声光报警模块。该系统可以对周围环境的温度、湿度和烟雾进行实时的检测，并且在屏幕上进行显示。同时，可以对各个传感器的检测阈值进行设置，如当前检测的数值不在阈值范围之内，则驱动声光报警模块进行报警。由此，本文主要分为五个部分：
第一部分：引言，该部分主要阐述本次项目的研究意义和研究背景，并且对本文的内容结构进行阐述；第二部分：系统框架设计，该部分主要对本设计的总体系统框架进行阐述，对各本分的设计做总体性的描述；第三部分：硬件设计，该部分主要对本设计的硬件电路设计进行描述，详细的阐述各部分的电路原理图的设计；第四部分：软件设计，该部分主要对本设计的程序软件进行描述，详细的阐述了总体程序流程的设计以及各子成序流程的设计；第五部分：实物调试，该部分主要对所设计的实物进行调试，记录详细的调试过程，并且进行分析。
一、系统框架设计
本设计结合单片机技术与传感器技术，设计了一套基于STM32的环境检测终端，该终端的主要框架包括：STM32最小系统模块、DHT11温湿度传感器模块、MQ2烟雾传感器模块、OLED显示模块、独立按键模块以及声光报警模块组成。图1中展示了系统总体框架。其中，STM32最小系统模块主要为针对STM32F103C8T6型号芯片的最小系统，该系统可以提供STM32芯片工作的最基本的条件，可以使程序顺利的运行，以确保整个系统的顺利运行。DHT11温湿度传感器模块主要为DHT11温湿度传感器以及辅助电路组成，该传感器集成温度湿度传感器于一身，单片机系统可以通过单线协议来读取温度和湿度，以完成实时检测温度与湿度的任务。MQ2烟雾传感器模块主要为烟雾传感器探头和辅助电路组成，该传感器可以检测周围环境的烟雾和可燃气体的浓度。通过该传感器可以将浓度转换为模拟电压信号，单片机可以通过内部ADC对该信号进行采集，并通过换算公式将电压信号转换为浓度，以完成烟雾和可燃气体的浓度的实时检测。OLED显示模块主要为1.3寸OLED屏和辅助电路组成，该模块可以对字符进行显示，以完成对实时检测的传感器的信息进行显示和设置时的信息显示。独立按键模块主要为3个独立的按键组成，可以进行独立的输入，以完成对检测阈值的设置功能。声光报警模块主要为LED灯和蜂鸣器组成，单片机通过IO可以驱动该模块进行闪光和发声，以完成声光报警的功能。
综上，本设计主要围绕STM32，结合众多传感器，并加入显示与输入设备，建立了一套基于STM32的环境检测终端，以完成周围环境的温度、湿度以及烟雾的检测，并且提供实时报警功能。
图1 系统总体框架图
二、硬件设计
本设计设计的基于STM32的环境检测终端主要包含STM32最小系统模块、DHT11温湿度传感器模块、MQ2烟雾传感器模块、OLED显示模块、独立按键模块以及声光报警模块。以下将对各个模块的硬件电路设计进行详细的介绍。
（一）微控制器最小系统模块设计
/
图2 供电模块电路原理图
本设计所设计的STM32最小系统模块主要包含供电模块和STM32最小系统模块。其中供电模块主要负责整个系统的供电，图2为所设计的供电模块电路原理图。该供电模块主要采用LM11173.3芯片对输入的5V电压进行降压处理，将其降压到3.3V以提供给STM32和其他3.3V供电的设备。最左端的输入采用圆心端口，可以直接将接入5V的电压，右端设计了电源灯，当电源接通且电路没有问题时，该灯点亮。
目 录
引言 1
（一）研究背景及意义 1
（二）内容提要 1
一、系统框架设计 2
二、硬件设计 3
（一）微控制器最小系统模块设计 3
（二）DHT11湿度传感器模块设计 4
（三）MQ2烟雾传感器模块设计 5
（四）按键模块设计 6
（五）显示模块设计 6
（六）声光报警模块设计 7
三、软件设计 8
（一）总程序框架设计 8
（二）温湿度读取子程序设计 9
（三）烟雾浓度读取子程序设计 10
（四）按键扫描子程序设计 11
（五）显示驱动子程序设计 11
（六）阈值设置子程序设计 12
四、实物安装与调试 13
总结 14
致谢 15
参考文献 16
附件一：原理图 17
附件二：主要源程序 18
引言
（一）研究背景及意义
随着中国经济的飞速发展，人们对于环境的要求越来越高，无论是在室内还是室外，工业上还是农业上，环境都起着至关重要的作用。在人们的日常生活中，室内室外的环境对人的身体健康，心情状态有这决定性的作用，好的环境能给 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
人带来健康的身体，优雅的心情，有利于人们的工作生活。坏的环境，容易让人患上疾病，带来烦躁的心情，使人们的生活陷入混乱。在工业上，环境的温度、湿度与烟雾状态与生产产品的品质有着一定的关系，在农业上，其也决定了所种植的作物的生长情况。
随着电子技术、计算机技术以及传感器技术的发展，出现了许多能应用于环境检测的传感器，其可以将环境检测参数转换为数字或者模拟信号，提供给微处理器来进行读取，非常的方便，并且成本也很低。
因此，本次设计结合STM32单片机、DHT11温湿度传感器、MQ2烟雾传感器、1.3寸OLED屏幕、三个独立按键以及声光报警模块，设计一套基于STM32的环境检测终端。该终端可以实时的检测周围环境的温度、湿度、烟雾和可燃气体的状态，并且在OLED屏幕上进行显示。同时，配备的三个独立按键可以进行传感器阈值上下限的设置，如果检测到传感器的数值不在上下限之内，则驱动声光报警模块进行报警，提醒用户。
（二）内容提要
本次设计的基于STM32的环境检测终端，主要包括：STM32单片机最小系统模块、DHT11温湿度传感器模块、MQ2烟雾传感器模块、1.3寸OLED显示模块、独立按键模块以及声光报警模块。该系统可以对周围环境的温度、湿度和烟雾进行实时的检测，并且在屏幕上进行显示。同时，可以对各个传感器的检测阈值进行设置，如当前检测的数值不在阈值范围之内，则驱动声光报警模块进行报警。由此，本文主要分为五个部分：
第一部分：引言，该部分主要阐述本次项目的研究意义和研究背景，并且对本文的内容结构进行阐述；第二部分：系统框架设计，该部分主要对本设计的总体系统框架进行阐述，对各本分的设计做总体性的描述；第三部分：硬件设计，该部分主要对本设计的硬件电路设计进行描述，详细的阐述各部分的电路原理图的设计；第四部分：软件设计，该部分主要对本设计的程序软件进行描述，详细的阐述了总体程序流程的设计以及各子成序流程的设计；第五部分：实物调试，该部分主要对所设计的实物进行调试，记录详细的调试过程，并且进行分析。
一、系统框架设计
本设计结合单片机技术与传感器技术，设计了一套基于STM32的环境检测终端，该终端的主要框架包括：STM32最小系统模块、DHT11温湿度传感器模块、MQ2烟雾传感器模块、OLED显示模块、独立按键模块以及声光报警模块组成。图1中展示了系统总体框架。其中，STM32最小系统模块主要为针对STM32F103C8T6型号芯片的最小系统，该系统可以提供STM32芯片工作的最基本的条件，可以使程序顺利的运行，以确保整个系统的顺利运行。DHT11温湿度传感器模块主要为DHT11温湿度传感器以及辅助电路组成，该传感器集成温度湿度传感器于一身，单片机系统可以通过单线协议来读取温度和湿度，以完成实时检测温度与湿度的任务。MQ2烟雾传感器模块主要为烟雾传感器探头和辅助电路组成，该传感器可以检测周围环境的烟雾和可燃气体的浓度。通过该传感器可以将浓度转换为模拟电压信号，单片机可以通过内部ADC对该信号进行采集，并通过换算公式将电压信号转换为浓度，以完成烟雾和可燃气体的浓度的实时检测。OLED显示模块主要为1.3寸OLED屏和辅助电路组成，该模块可以对字符进行显示，以完成对实时检测的传感器的信息进行显示和设置时的信息显示。独立按键模块主要为3个独立的按键组成，可以进行独立的输入，以完成对检测阈值的设置功能。声光报警模块主要为LED灯和蜂鸣器组成，单片机通过IO可以驱动该模块进行闪光和发声，以完成声光报警的功能。
综上，本设计主要围绕STM32，结合众多传感器，并加入显示与输入设备，建立了一套基于STM32的环境检测终端，以完成周围环境的温度、湿度以及烟雾的检测，并且提供实时报警功能。
图1 系统总体框架图
二、硬件设计
本设计设计的基于STM32的环境检测终端主要包含STM32最小系统模块、DHT11温湿度传感器模块、MQ2烟雾传感器模块、OLED显示模块、独立按键模块以及声光报警模块。以下将对各个模块的硬件电路设计进行详细的介绍。
（一）微控制器最小系统模块设计
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图2 供电模块电路原理图
本设计所设计的STM32最小系统模块主要包含供电模块和STM32最小系统模块。其中供电模块主要负责整个系统的供电，图2为所设计的供电模块电路原理图。该供电模块主要采用LM11173.3芯片对输入的5V电压进行降压处理，将其降压到3.3V以提供给STM32和其他3.3V供电的设备。最左端的输入采用圆心端口，可以直接将接入5V的电压，右端设计了电源灯，当电源接通且电路没有问题时，该灯点亮。
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