DS18B20测温+KY-037声音+TCRT5000红外入侵+蓝牙报警推送，散养户也装得起的鸡舍哨兵

养鸡最怕两件事：半夜温度超标没人知道，黄鼠狼和小偷光顾鸡舍毫无察觉。传统做法靠人巡舍，效率低、反应慢。这篇基于 STM32 的云鸡舍监控系统就是冲着这两个痛点去的：DS18B20 实时测温超阈值蜂鸣器报警、KY-037 监听异常声响、TCRT5000 红外检测非法入侵、JDY-31 蓝牙把入侵信息直接推到手机 APP，OLED 本地显示温度和时间。方案怎么定、器件怎么选、电路怎么连、程序怎么写、整机怎么调，一次讲透。

一、系统功能拆解

一句话总结：多传感器采集（温度/声音/入侵/时间）→ 阈值判断分级报警（本地蜂鸣 / 蓝牙推送手机）。

功能实现方式对应硬件
时间管理实时时钟断电走时，OLED 显示DS1302 + 备用电池
温度检测数字温度传感器实时测温DS18B20
温度报警超过按键设定的阈值 → 蜂鸣器报警蜂鸣器 + 独立按键
声音检测模拟量采样声音强度KY-037（AO 接 ADC）
声音报警声音强度超阈值 → 蜂鸣器报警蜂鸣器
入侵检测红外反射检测有人闯入TCRT5000
入侵推送检测到人 → 蓝牙发报警信息到手机 APPJDY-31
数据显示温度、时间、状态实时刷新OLED12864（SSD1306）

报警是分级的：温度、声音超标只在本地蜂鸣器响（环境问题，养殖户白天到场处理）；红外检测到入侵则蜂鸣器 + 蓝牙推送手机双管齐下（安全问题，必须立刻知道）。这个分级思路是整套系统设计里最值得借鉴的一笔。

二、器件选型：每个模块都对比过

器件选型结果淘汰方案核心理由
主控STM32F103C8T6ESP32-WROOM-32稳定成熟、外设够用、性价比高
时钟DS1302PCF8563电池备份断电走时、接口简单成本低
温度DS18B20LM35数字输出免 ADC、单总线抗干扰
声音KY-037MAX4466自带放大和阈值比较、便宜够用
入侵TCRT5000QTR-8RC单点检测接线简单、反射式响应快
显示OLED12864ILI9341 彩屏自发光低功耗、广视角对比度高
无线JDY-31 蓝牙NRF24L01标准串口透传、手机直连不用网关

几个关键选型理由展开讲：

  • STM32 vs ESP32：ESP32 双核 240MHz 还自带蓝牙 WiFi，看着更香，但鸡舍监控的数据量——温度一个数、声音一个数、入侵一个开关量——Cortex-M3 的 72MHz 绰绰有余；ESP32 的无线优势在本设计里用不上（选了蓝牙透传方案），多花的钱和更复杂的开发环境纯属浪费。
  • KY-037 vs MAX4466：MAX4466 是正经的驻极体放大方案，线性度好，但它是纯模拟输出，还得自己搭比较电路；KY-037 一块板集齐麦克风、放大器、电位器阈值调节和 AO/DO 双输出，十几块钱，做"声音异常就报警"这种开关型判断完全够用。本设计只接 AO 走 ADC 采样，DO 悬空不用。
  • TCRT5000 vs QTR-8RC：QTR-8RC 是 8 路阵列，给循迹小车用的；入侵检测只需要一个监控点位，单路 TCRT5000 反射式红外对管，有遮挡反射就有信号，简单直接。
  • JDY-31 vs NRF24L01：NRF24L01 是 2.4G 私有协议，手机连不上，还得自配接收端；JDY-31 是标准蓝牙 SPP 串口透传，单片机端就是普通 UART 收发，手机 APP 直接连，"推送报警到手机"这个需求它天生就满足。

整套物料成本约 60~80 元，对散养户和小型养殖场来说，比雇人守夜划算太多。

三、电路设计：接线表 + 关键要点

主控最小系统：HSE 8MHz 主晶振 + LSE 32.768kHz（或由 DS1302 独立走时），复位电路 NRST + 上拉电阻 + 去耦电容。

模块接口方式连接（参考）备注
DS1302三线串行SCLK/IO/CE → 数字 IOVBAT 接纽扣电池，断电走时
DS18B20单总线DQ → 数字 IO4.7kΩ 上拉到 3.3V
KY-037模拟输出AO → ADC2 输入通道5V 供电，DO 不接
TCRT5000数字输出OUT → 数字输入5V 供电，电平判人
OLED12864IICSCL/SDA3.3V
JDY-31UARTTX/RX 交叉接串口3.3V，波特率 9600
蜂鸣器GPIO 输出高电平驱动三极管放大驱动
按键GPIO 输入温度阈值设定内部上拉输入

接线四个坑：

  1. KY-037 只接 AO 不接 DO：模块 DO 是板载电位器比较后的开关量，阈值固定还受 5V 供电影响；走 ADC 采 AO 才能在软件里灵活设阈值、做均值滤波。5V 模块 AO 直怼 3.3V 单片机前先量一下输出范围，必要时分压。
  2. TCRT5000 电平逻辑先实测：不同厂家的模块"检测到反射物"输出高还是低并不统一，上电后拿手在探头前晃一下，用万用表量 OUT 确认，再写判断逻辑，别照抄代码。
  3. DS1302 备用电池不能省：鸡舍环境供电不稳，没有 VBAT 电池，每次停电时间归零，报警记录的时间戳就全废了。
  4. 蜂鸣器别用 IO 直推：有源蜂鸣器也要 30mA 左右，IO 直推长期工作有风险，加一只 NPN 三极管（或 ULN2003 里借一路）驱动，IO 只给控制电平。

四、软件设计

4.1 主程序框架
int main(void)
{
    SystemInit();
    delay_init();
    KEY_Init();               // 温度阈值设定按键
    DS1302_Init();
    DS18B20_Init();
    ADC2_Init();              // KY-037 AO 声音采样
    OLED_Init();
    USART1_Init(9600);        // JDY-31 蓝牙
    Buzzer_Init();

    while (1)
    {
        DS1302_GetTime(time_buf);       // 实时时间
        temp  = DS18B20_GetTemp();       // 温度
        sound = Get_Sound_Level();       // 声音强度（多次均值）
        intruder = TCRT5000_Scan();      // 红外检测到人？

        /* 温度报警：超过按键设定阈值 → 蜂鸣器 */
        if (temp > temp_th)  Buzzer(ON);
        else if (!sound_alarm && !intruder)  Buzzer(OFF);

        /* 声音报警：强度超阈值 → 蜂鸣器 */
        if (sound > sound_th)  Buzzer(ON);

        /* 入侵报警：本地响 + 蓝牙推手机 */
        if (intruder)
        {
            Buzzer(ON);
            BT_Send("ALARM:INTRUDER!");  // JDY-31 → 手机 APP
        }

        OLED_Show(time_buf, temp, sound, status);
        BT_Report(temp, sound);          // 周期上报环境数据
    }
}
4.2 KY-037 声音采样：ADC 配置 + 均值滤波

ADC2 的配置要点：分频因子设 6，把 72MHz 的 PCLK 分到 12MHz，满足 ADC 时钟上限；引脚设模拟输入；转换前先复位校准：

void ADC2_Init(void)
{
    ADC_InitTypeDef s;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC2 | RCC_GPIO_CLK, ENABLE);

    s.ADC_Mode       = ADC_Mode_Independent;    // 独立模式
    s.ADC_ScanConvMode    = DISABLE;            // 单次转换
    s.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;         // 软件触发
    s.ADC_ExternalTrigConv    = ADC_ExternalTrigConv_None;
    s.ADC_DataAlign  = ADC_DataAlign_Right;
    s.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC2, &s);

    ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_CH_SOUND, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
    ADC_Cmd(ADC2, ENABLE);

    ADC_ResetCalibration(ADC2);                 // 复位校准
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC2));
    ADC_StartCalibration(ADC2);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC2));
}

/* 多次采样取均值 + 短延时稳读数，再换算声音强度 */
u16 Get_Sound_Level(void)
{
    u32 sum = 0;
    u8 i;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);
        while (!ADC_GetFlagStatus(ADC2, ADC_FLAG_EOC));
        sum += ADC_GetConversionValue(ADC2);
        delay_ms(2);            // 两次采样间隔，稳定读数
    }
    return (sum / 10) * 3300 / 4095 * 100 / 3300;  // 均值 → 电压 → 强度值(×100)
}

均值滤波是必须的：麦克风拾音是波动的模拟量，单次采样赶上波峰波谷判断就乱跳，10 次均值后阈值判断才稳。

4.3 DS1302 实时时间：初始化 + 读取

上电先通过 time_buf 数组写入一次当前时间（年月日时分秒星期），之后每轮主循环读取：

u8 time_buf[8] = {20, 26, 8, 26, 3, 15, 30, 00};  // 年(2位)月日星期时分秒

/* 写入：CE 拉高 → SCLK 上升沿逐位写命令字节+数据字节 → CE 拉低
 * 读取：发读命令后 SCLK 下降沿逐位收数据，LSB 在前
 * 写时间前必须先开写保护（WP 命令 0x8E），写完关掉 */

DS1302_WriteTime(time_buf);      // 仅首次上电调用
DS1302_GetTime(time_buf);        // 主循环里刷新

断电测试是 DS1302 调试的必做项：拔电再上电，时间应连续走（VBAT 电池接管），断了就查电池和电池座接触。

4.4 DS18B20 温度读取

单总线四步：复位（拉低 480µs）→ 等存在脉冲（60~240µs）→ 发 0x44 启动转换（等 750ms）→ 复位后发 0xBE 读两字节，温度 = ((高<<8)|低) × 0.0625。DQ 引脚发送时设输出、读取时切输入，4.7kΩ 上拉不能省，否则读出 85°C 假值。

4.5 TCRT5000 入侵判断与蓝牙推送
u8 TCRT5000_Scan(void)
{
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_INTR, PIN_INTR) == Bit_SET)  // 实测确认电平
        return 1;   // 检测到反射物（人）
    return 0;
}

JDY-31 走标准 UART：单片机串口发什么，手机 APP（蓝牙串口类应用即可）就收什么。入侵事件用醒目的报文头（如 ALARM:INTRUDER!）区别于周期性的环境数据上报（T:xx;S:xx），APP 端按报文头做推送判断。

五、整机调试：按功能逐项验证

调试环境 Keil + ST-Link，关键函数（时间读取、温度转换、ADC 均值、入侵判断）设断点单步；硬件先做电源测试，再逐模块验波形。

测试项操作预期结果
焊接检查放大镜查焊点 + 万用表测各模块电压无桥接漏焊，电压在范围
实时时间设置时间 → OLED 观察 → 断电再上电走时准确，断电时间不丢
温度采集热风枪/手捂对比温度计显示一致，响应及时
温度报警阈值附近缓慢升温临界值准确触发蜂鸣器
声音报警调灵敏度电位器 → 不同音量测试正常说话不误报，异响即报
红外入侵模拟人经过监控区（不同速度方向）检测稳定，即时蜂鸣+蓝牙推送
蓝牙通信手机配对 → 收数据/发命令报文完整，距离内不丢包
嘈杂环境播放背景噪声下测试声音报警不误触发不漏报

六、常见坑汇总

  1. TCRT5000 检测距离只有 1~5mm 量级：它是反射式对管，不是人体红外（PIR）！想覆盖门口整个通道，要么用多只对射/反射管做"光幕"，要么换 HC-SR501 PIR 人体感应。用 TCRT5000 的正确姿势是装在门口踏板/必经缝隙处做近距离触发。
  2. 声音阈值要结合环境噪声标定：鸡舍白天鸡叫此起彼伏，阈值照搬实验室数值必然误报到怀疑人生。装机后让系统在正常环境跑半小时记录声音强度基线，阈值设在基线明显上方（如 1.5 倍），夜间白天可以软件里分时段用不同阈值。
  3. 报警互锁别忘写：三个报警源共用一个蜂鸣器，任何一个解除条件就把蜂鸣器关掉，会把别的还在持续的报警也"顺手关了"。正确做法是三个报警标志独立置位/清除，蜂鸣器状态 = 三个标志的"或"。
  4. 蓝牙推送要防刷屏：人站在红外检测区不动，主循环几百毫秒一轮，手机一秒收十几条报警。入侵事件要做事件沿触发（上一次没人、这一次有人才发）或加几秒的推送间隔。
  5. 原论文里有处时钟电路描述要留意：文中写"HSE 接 PA8/PA9"，实际上 STM32F103 的 HSE 晶振接的是专用 OSC_IN/OSC_OUT 引脚，PA8 是 MCO 时钟输出——照着这句话画图会直接翻车，画最小系统时以数据手册为准。

七、可扩展方向

  • 加 DHT11/DS18B20 多点布置，鸡舍不同区位温度分布一屏看全；
  • 氨气（MQ-137）、湿度传感器补齐空气质量维度，这才是"环境监控"的完全体；
  • JDY-31 换 ESP8266/4G 模块接入云平台，人在城里也能收到鸡舍报警，"云"鸡舍才名副其实。

八、资料内容完整工程资料（原理图、PCB、代码、元件清单）

九、资料获取方式

# stm32 # 嵌入式硬件 # 单片机
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