基于STM32的远程温湿度采集监测报警OLED显示设计

本设计包含proteus仿真+程序代码+设计报告+讲解视频

一、开发环境

仿真图：proteus 8.17

程序编译器：keil 5

编程语言：C语言

设计编号：C0137

二、主要功能

本次嵌入式设计综合实验的内容为基于STM32F103c8t6单片机的温湿度采集报警系统。完成OLED液晶显示、DHT11温湿度测量、指示灯、蜂鸣器控制等多项任务。

1、以STM32为最小系统电路进行连接，用OLED显示屏显示温度、湿度、温度阈值，湿度阈值。

2、用DHT11温湿度传感器进行温湿度的测量。

3、可以通过按键可以设置温湿度阈值。设置按键进入设置模式/退出设置模式，按键加减调整阈值。

4、当温度超过设置的阈值时有声光报警，对应报警指示灯点亮，蜂鸣器报警。

5、默认温度低阈值20℃，高阈值30℃，湿度低阈值50%，湿度高阈值80%。

6、云平台远程查看温湿度检测值（仿真使用串口模拟）

主要硬件设备：STM32F103C8 单片机 DHT11温湿度传感器 OLED 蜂鸣器

资料下载链接：

KEY_C0137 STM32温湿度报警器OLED显示

链接: https://pan.baidu.com/s/1lxCel6dXsWPQSoyx4RD2Dw?pwd=tqy4

提取码: tqy4

以下为本设计资料展示：

三、仿真设计

打开仿真工程，双击proteus中的单片机，选择hex文件路径，然后开始仿真。

四、程序代码

程序是用keil5 mdk版本打开的，如果打开有问题，核实下keil的版本。程序有注释可以结合讲解视频理解。

main.c

//单片机头文件
#include "stm32f10x.h"

//网络协议层
#include "onenet.h"

//网络设备
#include "esp8266.h"

//硬件驱动
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "beep.h"
#include "led.h"
#include "fan.h"
#include "key.h"
#include "dht11.h"
#include "oled.h"
#include "mq2.h"
#include "fan_pwm.h"

//C库
#include <string.h>
#include <stdio.h>

// ESP8266 连接 OneNET 服务器 (MQTTs 协议，端口1883)
#define ESP8266_ONENET_INFO		"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"mqtts.heclouds.com\",1883\r\n"

// 函数声明
void Hardware_Init(void);
void Display_Init(void);
void Refresh_Data(void);
void Led_beep_sta(void);

// 全局变量
u8 temp, humi;                      // 温度和湿度值 (来自DHT11)
uint8_t Beep_Status;                // 蜂鸣器状态标志 
uint16_t set_temp_dat_l = 20;       // 温度下限报警值 (低阈值)
uint16_t set_temp_dat = 30;         // 温度上限报警值 (高阈值)
uint16_t set_hum_dat = 50;          // 湿度下限报警值
uint16_t set_hum_dat_h = 80;        // 湿度上限报警值

uint8_t Status_Change;              // 状态变化标志 (代码中未实际使用)
u8 set_sta = 0;                     // 设置状态: 0-无编辑, 1-编辑温度下限, 2-编辑温度上限, 3-编辑湿度下限, 4-编辑湿度上限

// char data_str2[]="        ";      // 注意: 原注释提到这样会越界，所以分配24字节
char data_str2[24];                 // 用于OLED显示报警阈值的字符串缓冲区

/*
************************************************************
*	函数名称：	main
*	函数功能：	主函数，程序入口
*	入口参数：	无
*	返回参数：	0
*	说明：		初始化硬件、连接网络，循环读取传感器数据并上传至OneNET，
*               处理云平台下发指令，刷新本地显示，控制LED和蜂鸣器
************************************************************
*/
int main(void)
{
    DHT11_Data_TypeDef DHT11_Data;	    // DHT11 数据结构体
    unsigned short timeCount = 0;	    // 发送间隔计数器
    unsigned char *dataPtr = NULL;      // 接收网络数据指针

    Hardware_Init();			        // 初始化外围硬件 (GPIO、串口、传感器等)
    ESP8266_Init();				        // 初始化ESP8266 WiFi模块

    // 以下连接OneNET的代码被注释，实际产品中应取消注释
    // UsartPrintf(USART_DEBUG, "Connect MQTTs Server...\r\n");
    // OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"Connect MQTTs Server...",16);
    // while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_ONENET_INFO, "CONNECT"))
    //     DelayXms(500);
    // UsartPrintf(USART_DEBUG, "Connect MQTT Server Success\r\n");
    // OLED_ShowString(0,4,"Connect MQTT Server Success",16); DelayXms(500);
    // OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"Device login ...",16);
    // while(OneNet_DevLink())			// 接入OneNET
    // {
    //     ESP8266_SendCmd(ESP8266_ONENET_INFO, "CONNECT");
    //     DelayXms(500);
    // }
    // OneNET_Subscribe();               // 订阅云平台下发指令的主题

    Display_Init();                     // 初始化OLED显示界面
    // Led_Set(LED_ON);                 // (注释) 默认开LED
    Beep_Set(BEEP_OFF);                 // 蜂鸣器初始关闭

    // 临时赋值，用于测试显示 
    temp = 25;
    humi = 65;

    while(1)
    {
        // 每隔约2.5秒 (50 * 50ms) 上传一次数据到OneNET
        if(++timeCount >= 50)
        {
            // 读取DHT11温湿度传感器
            if(DHT11_Read_TempAndHumidity(&DHT11_Data) == SUCCESS) {
                humi = DHT11_Data.humi_int;
                temp = DHT11_Data.temp_int;
            }	
            UsartPrintf(USART_DEBUG, "humi = %d,temp = %d  \r\n", humi, temp);
            // UsartPrintf(USART_DEBUG, "OneNet_SendData\r\n");
            OneNet_SendData();			                // 发送数据到OneNET
            timeCount = 0;                              // 重置计数器
            ESP8266_Clear();                            // 清空ESP8266接收缓冲区
        }

        // 再次读取温湿度 (非间隔期间也频繁刷新，保证显示实时)
        if(DHT11_Read_TempAndHumidity(&DHT11_Data) == SUCCESS) {
            humi = DHT11_Data.humi_int;
            temp = DHT11_Data.temp_int;
        }			

        // 检查ESP8266是否收到来自OneNET的MQTT消息
        dataPtr = ESP8266_GetIPD(0);
        if(dataPtr != NULL)
            OneNet_RevPro(dataPtr);                     // 处理接收到的MQTT协议数据

        Refresh_Data();                                 // 刷新OLED显示的数值
        Led_beep_sta();                                 // 根据阈值控制LED和蜂鸣器

        DelayMs(10);                                    // 主循环延时10ms，避免CPU过忙
    }
}

/*
************************************************************
*	函数名称：	Hardware_Init
*	函数功能：	硬件初始化
*	入口参数：	无
*	返回参数：	无
*	说明：		配置中断分组、延时函数、串口(调试/ESP8266)、按键、LED、
*               蜂鸣器、DHT11、OLED等外设
************************************************************
*/
void Hardware_Init(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	// 中断控制器分组设置 (2位抢占,2位响应)
    Delay_Init();									// SysTick延时初始化
    Usart1_Init(115200);							// 串口1，用于打印调试信息
    Usart2_Init(115200);							// 串口2，用于驱动ESP8266
    Key_Init();                                     // 按键初始化 
    Led_Init();										// LED初始化 (4个LED)
    Beep_Init();									// 蜂鸣器初始化
    DHT11_Init();                                   // DHT11温湿度传感器初始化
    OLED_Init();		                            // OLED显示屏初始化


    UsartPrintf(USART_DEBUG, " Hardware init OK\r\n");
    OLED_Clear(); 
    OLED_ShowString(0,0,"Hardware init OK",16); 
    DelayMs(1000);
}

/*
************************************************************
*	函数名称：	Display_Init
*	函数功能：	OLED显示界面初始化 (显示固定标签和当前报警阈值)
*	入口参数：	无
*	返回参数：	无
*	说明：		设置的温湿度上下限，
*               并根据set_sta在对应数值旁显示光标('^')表示正在编辑的项
************************************************************
*/
void Display_Init(void)
{
    OLED_Clear();
  
    // 第6行显示温湿度报警阈值 (根据set_sta显示光标)
    if(set_sta == 0) {
        sprintf(data_str2," %d--%d  %d--%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
        OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
    }
    if(set_sta == 1) {   // 设置温度下限，在数值后加'^'
        sprintf(data_str2,"%d^-%d  %d--%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
        OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
    }
    if(set_sta == 2) {   // 设置温度上限
        sprintf(data_str2,"%d--%d^ %d--%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
        OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
    }
    if(set_sta == 3) {   // 设置湿度下限
        sprintf(data_str2,"%d--%d  %d^-%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
        OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
    }
    if(set_sta == 4) {   // 设置湿度上限
        sprintf(data_str2,"%d--%d  %d--%d^ ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
        OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
    }
}

/*
************************************************************
*	函数名称：	Refresh_Data
*	函数功能：	刷新OLED显示的温度、湿度数值以及报警阈值
*	入口参数：	无
*	返回参数：	无
*	说明：		将temp和humi转换为字符串显示在对应位置，
*               并根据set_sta重新绘制带有光标的阈值行
************************************************************
*/
void Refresh_Data(void)
{
    char buf[5];
    
    if(Status_Change) {
        // 如果状态变化标志为真，此处预留处理 (本代码未实现)
    }
    else {
        // 显示温度值
        sprintf(buf, "%2d", temp);
        OLED_ShowString(54,0,(u8*)buf,16);
        
        // 显示湿度值
        sprintf(buf, "%2d", humi);
        OLED_ShowString(54,3,(u8*)buf,16);
       
        // 重新显示报警阈值行 (与Display_Init类似，保持光标同步)
        if(set_sta == 0) {
            sprintf(data_str2," %d--%d  %d--%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
            OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
        }
        if(set_sta == 1) {
            sprintf(data_str2,"%d^-%d  %d--%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
            OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
        }
        if(set_sta == 2) {
            sprintf(data_str2,"%d--%d^ %d--%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
            OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
        }
        if(set_sta == 3) {
            sprintf(data_str2,"%d--%d  %d^-%d ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
            OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
        }
        if(set_sta == 4) {
            sprintf(data_str2,"%d--%d  %d--%d^ ", set_temp_dat_l, set_temp_dat, set_hum_dat, set_hum_dat_h);
            OLED_ShowString(0,6,(u8*)data_str2,16);
        }
    }
}

/*
************************************************************
*	函数名称：	Led_beep_sta
*	函数功能：	根据温湿度与设定阈值的比较结果，控制4个LED和蜂鸣器
*	入口参数：	无
*	返回参数：	无
*	说明：		温度高于上限 -> LED1亮；温度低于下限 -> LED2亮；
*               湿度低于下限 -> LED3亮；湿度高于上限 -> LED4亮；
*               任何一个LED亮则蜂鸣器报警
************************************************************
*/
void Led_beep_sta(void)
{
    // 如果传感器读数为0或处于设置模式，不进行报警控制
    if(temp == 0 || humi == 0 || set_sta != 0) {
        return;
    }
    
    // 温度上限报警 (高温)
    if(temp > set_temp_dat) {
        LED1 = LED_ON;      // 温度高于高阈值，LED1点亮
    } else {
        LED1 = LED_OFF;     // 温度未超上限，LED1熄灭
    }
    
    // 温度下限报警 (低温)
    if(set_temp_dat_l > temp) {
        LED2 = LED_ON;      // 温度低于低阈值，LED2点亮
    } else {
        LED2 = LED_OFF;     // 温度高于低阈值，LED2熄灭
    }
    
    // 湿度下限报警 (干燥)
    if(humi < set_hum_dat) {
        LED3 = LED_ON;      // 湿度低于下限，LED3点亮
    } else {	
        LED3 = LED_OFF;     // 湿度正常，LED3熄灭
    }
    
    // 湿度上限报警 (潮湿)
    if(humi > set_hum_dat_h) {
        LED4 = LED_ON;      // 湿度高于上限，LED4点亮
    } else {	
        LED4 = LED_OFF;     // 湿度正常，LED4熄灭
    }
    
    // 如果任意一个LED处于点亮状态，则蜂鸣器报警
    if(!LED1 || !LED2 || !LED3 || !LED4) {
        Beep_Set(BEEP_ON);
    } else {
        Beep_Set(BEEP_OFF);
    }
}

程序流程图：

五、设计说明书

9706字，内容包括硬件设计、软件设计、结论等。

六、资料清单&下载链接

资料下载链接：

链接: https://pan.baidu.com/s/1lxCel6dXsWPQSoyx4RD2Dw?pwd=tqy4

提取码: tqy4

更多资源 点击下方链接：

https://docs.qq.com/sheet/DS0xIa0llTmtNakRW

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