基于STM32单片机的新版ONENET物联网云平台环境检测系统

嵌入式基地

1168人浏览 · 2025-08-05 20:14:27

嵌入式基地 · 2025-08-05 20:14:27 发布

基于STM32单片机的新版ONENET物联网云平台环境检测系统

1. 系统功能概述

本系统是一个基于STM32单片机的数据采集与物联网通信系统，主要完成环境温湿度监测与云平台数据上传功能。系统通过DHT11数字温湿度传感器采集环境数据，并通过STM32单片机处理后，借助ESP8266 WiFi模块将数据上传至中国移动新版OneNET物联网云平台，用户可以通过手机APP、网页端等方式实时查看环境状态。

系统目标是实现一个低成本、高可靠性的环境监控设备，适用于智能农业、家庭自动化、仓储管理等场景，具备实时性强、易扩展、支持远程访问等优点。

2. 系统电路设计

本系统的电路设计主要包括以下几个模块：

STM32最小系统；
DHT11温湿度采集模块；
ESP8266 WiFi通信模块；
LCD1602显示模块（用于本地显示）；
电源模块；

2.1 STM32最小系统

本系统采用 STM32F103C8T6 芯片作为主控，搭建最小系统：

核心参数：基于 ARM Cortex-M3 架构，主频72MHz，Flash 64KB，RAM 20KB；
接口资源：丰富的GPIO，USART，I2C，SPI，ADC等接口；
供电：使用3.3V稳压芯片（如AMS1117）从5V降压供电；
晶振电路：8MHz外部晶振用于系统时钟；
下载接口：通过串口或SWD接口进行程序烧录；

STM32在系统中负责DHT11数据采集、串口与ESP8266通信、LCD显示控制、数据格式化等任务。

2.2 DHT11温湿度传感器模块

DHT11是一款集成的数字式温湿度传感器，具有以下特点：

测量范围：温度0~~50℃，湿度20~~90%RH；
精度：±2℃，±5%RH；
接口：单总线串行通信，使用一个GPIO口即可；
电源：3.3V或5V均可；

连接方式：

数据线连接到STM32的任意GPIO（建议带外部上拉电阻）；
每秒读取一次温湿度数据；
读取数据后格式化为字符串以供上传；

2.3 ESP8266 WiFi模块

ESP8266作为网络通信模块，实现与OneNET云平台的数据交互：

支持STA模式接入家庭WiFi；
通过AT指令与STM32通信（串口通信）；
连接OneNET的MQTT或HTTP接口上传数据；
波特率一般设为115200；
建议使用固件稳定的版本（如AT v1.1.0及以上）；

ESP8266上电初始化后，连接WiFi并建立与OneNET的通信连接，根据协议周期性上传数据。

2.4 LCD1602液晶模块

用于本地显示温湿度数据：

通常使用并口（8位/4位）方式；
与STM32连接，通过LCD1602驱动库实现显示控制；
实时显示温度与湿度，便于调试与现场监控；

示例显示内容：

Temp: 26°C
Humi: 58%RH

2.5 电源模块

系统使用DC 5V电源输入，通过AMS1117-3.3模块提供3.3V供给STM32与ESP8266等模块：

DHT11支持5V或3.3V供电；
ESP8266供电电流要求高，建议提供大于500mA的3.3V稳压能力；
所有GND必须共地；

3. 程序设计

系统程序采用结构化设计方式，分为以下几个部分：

DHT11驱动模块；
LCD1602驱动模块；
USART串口通信模块；
ESP8266通信模块；
数据上传与逻辑控制模块；
主函数逻辑；

3.1 DHT11驱动模块

DHT11使用单总线协议，以下为数据读取函数示例：

#include "dht11.h"

uint8_t DHT11_Data[5];

uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi) {
    // 发送起始信号
    DHT11_Start();
    
    // 判断响应
    if(DHT11_Check_Response()) {
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            DHT11_Data[i] = DHT11_Read_Byte();
        }

        if(DHT11_Data[0] + DHT11_Data[2] == DHT11_Data[4]) {
            *humi = DHT11_Data[0];
            *temp = DHT11_Data[2];
            return 1; // Success
        }
    }
    return 0; // Fail
}

3.2 LCD1602显示模块

LCD显示驱动支持4位/8位数据模式，显示函数如下：

void LCD_Show_Temp_Humi(uint8_t temp, uint8_t humi) {
    char buf[16];
    LCD_Set_Cursor(0, 0);
    sprintf(buf, "Temp: %dC", temp);
    LCD_Print(buf);

    LCD_Set_Cursor(1, 0);
    sprintf(buf, "Humi: %d%%", humi);
    LCD_Print(buf);
}

3.3 串口通信模块

初始化USART1串口，波特率设为115200：

void USART1_Init(void) {
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 115200;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    HAL_UART_Init(&huart1);
}

发送与接收数据：

void UART_SendString(char* str) {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)str, strlen(str), HAL_MAX_DELAY);
}

3.4 ESP8266通信模块

初始化AT指令通信流程：

void ESP8266_Init(void) {
    UART_SendString("AT\r\n");
    HAL_Delay(1000);
    
    UART_SendString("AT+CWMODE=1\r\n"); // 设置为STA模式
    HAL_Delay(1000);

    UART_SendString("AT+CWJAP=\"SSID\",\"PASSWORD\"\r\n"); // 连接WiFi
    HAL_Delay(5000);

    // OneNET平台连接配置略，此处为HTTP上传方式
}

上传数据：

void ESP8266_HTTP_Upload(uint8_t temp, uint8_t humi) {
    char http_cmd[256];

    sprintf(http_cmd,
        "AT+HTTPCLIENT=3,1,\"http://api.heclouds.com/devices/XXXXX/datapoints\","
        "\"api-key:你的apikey\\r\\nContent-Type:application/json\","
        "\"{\\\"datastreams\\\":[{\\\"id\\\":\\\"temp\\\",\\\"datapoints\\\":[{\\\"value\\\":%d}]},"
        "{\\\"id\\\":\\\"humi\\\",\\\"datapoints\\\":[{\\\"value\\\":%d}]}]\",0\r\n",
        temp, humi);

    UART_SendString(http_cmd);
    HAL_Delay(2000);
}

3.5 主函数逻辑

主函数定时采集温湿度并上传数据：

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    LCD_Init();
    ESP8266_Init();

    uint8_t temp = 0, humi = 0;

    while (1) {
        if (DHT11_Read_Data(&temp, &humi)) {
            LCD_Show_Temp_Humi(temp, humi);
            ESP8266_HTTP_Upload(temp, humi);
        }
        HAL_Delay(10000); // 每10秒上传一次
    }
}