华为云消息追踪中，能采到数据，如下： 而在API Explorer中，查看设备消息，响应体回馈messages为[]，如下所示：  取不到数据，这是什么原因？请教大家，谢谢  

用的安信可AT固件，已经连上wifi和mqtt，，，想上报属性，发下面的指令，结果一直错误。发指令如下"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/676664432ff1872637c93f42_DHT11/sys/properties/report\",\"{\"services\":[{\"service_id\":\"c8t6\",\"properties\":{\"humi\":\"27\"}}]}\",0,0\r\n"是用的stm32代码发送的字符串，结果串口打印error且显示收的数据收←◆AT+MQTTPUB=0,"$oc/devices/676664432ff1872637c93f42_DHT11/sys/properties/report","{"services":[{"service_id":"c8t6","properties":{"humi":"27"}}]}",0,0同样的发送下边的消息，返回ok。自己觉得至少前半部分没问题，出在后边jason数据格式上吗？但是相同的属性格式我在mqtt.fx上已经发送成功了"AT+MQTTSUB=0,\"$oc/devices/676664432ff1872637c93f42_DHT11/sys/properties/report\",1\r\n"哪位大神帮指导看看，连着几天也找不到哪里的错，头皮发麻不想学了，太深奥了。。。求助   

加入权限了已经，还是访问不了，是这个服务要收费么

一、前言在当今快速发展的物联网时代，各种基于STM32单片机和智能传感器的环境监测与控制系统得到了广泛应用。无论是在工地、仓库、教室，还是在冷链物流和矿井等特殊环境中，实时数据监测与智能控制系统都在不断提升工作效率和安全性。这些系统通过实时采集环境数据，如温湿度、气体浓度、噪音、光照等关键参数，并利用无线通信技术将数据传输到云平台，实现远程监控与预警功能。同时，结合智能硬件和算法优化，这些系统能够自动调整环境条件或发出报警通知，确保环境稳定和人员安全。例如，针对工地扬尘与噪音监控、粮食仓库环境监测、矿井作业安全等应用，这些系统不仅可以实时检测环境变化，还能够在异常情况发生时，及时响应并进行远程控制。这些基于STM32和物联网技术的设计，涵盖了从简单的传感器数据采集，到复杂的实时控制与远程交互功能，展示了现代物联网系统在各行各业中的强大应用潜力。这些项目还涉及到诸如智能照明、宠物喂食监控、仓库预警等智能家居与自动化管理系统，通过结合无线通信模块如ESP8266、4G模块等，使得传统设备得以“联网”并实现智能化。这些创新设计不仅提升了设备管理的智能化水平，还优化了能源使用，确保环境的可持续性与安全性，符合未来科技发展的趋势。二、文章合集【1】基于STM32设计的工地扬尘与噪音实时监测系统(网页)https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0276170061577546132-1-1.html此项目设计了一个基于STM32单片机的工地扬尘与噪音实时监测系统。通过传感器实时采集工地的扬尘浓度和噪音水平，并通过无线通信模块将数据传输到云平台进行处理与存储。系统能够实时监控工地环境的变化，确保施工场地符合环保标准，减少对周围居民的影响。该系统还可以设定阈值报警功能，当扬尘或噪音超标时，系统会自动发出警报，并通知相关人员进行处理。该设计主要应用于建筑工地、矿场等需要对环境质量进行实时监控的场所，具有广泛的应用前景。【2】基于STM32设计的粮食仓库(粮仓)环境监测系统https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0276170062843434133-1-1.html该项目设计了一种基于STM32单片机的粮食仓库环境监测系统，主要用于监测仓库内的温度、湿度、二氧化碳浓度等环境参数，以确保粮食储存环境的稳定和安全。通过搭建无线传感网络，该系统可以实时传输监测数据到云平台，进行集中管理和分析。系统还具备异常数据报警功能，当环境参数超出设定范围时，能够及时向管理人员发送警报，从而采取相应措施，避免粮食储存质量受损。该系统能够有效提高粮食储存管理的智能化水平，降低人为失误风险，确保粮食安全。【3】基于STM32单片机矿井矿工作业安全监测设计https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02109170480611093129-1-1.html本项目设计了一种基于STM32单片机的矿井矿工作业安全监测系统。该系统主要用于实时监控矿井内的环境参数，包括气体浓度（如一氧化碳、甲烷等）、温度、湿度和有害气体泄漏等。系统能够在检测到异常环境时，自动发出警报并通知矿井作业人员采取紧急避险措施。通过无线传感网络，将各个监测点的数据汇总至中央监控系统，实现集中化管理与监控。该系统有效提高了矿工的作业安全性，减少了矿井事故的发生，特别适用于矿井、地下隧道等危险环境的监测与安全管理。【4】基于STM32设计的工地环境实时监测与控制系统https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02109170488898007130-1-1.html 该项目设计了一个基于STM32单片机的工地环境实时监测与控制系统，主要用于监测工地的环境参数，包括扬尘、噪音、温湿度、气体浓度等。通过集成传感器和无线通信模块，系统能够将数据实时传输到云平台，进行数据分析和远程控制。当环境数据超出设定阈值时，系统会自动启动相应的控制措施，如启用喷雾装置降低扬尘，或开启噪音降噪设备。该系统不仅能够实时监测工地环境，还能够通过控制设备实现智能化管理，提升工地的环保水平，减少环境污染对周围居民的影响。【5】基于单片机中药存放环境监测系统的实现https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02112170489135926124-1-1.html该项目基于单片机设计了中药存放环境监测系统，主要用于监测中药存储环境中的温度、湿度以及空气质量等参数。由于中药材对环境有严格的要求，系统能够实时监测并记录环境数据，以确保中药材的质量不受外部环境影响。当监测到环境数据超出安全范围时，系统会自动发送报警通知，以便工作人员及时采取措施。该系统能够帮助中药材存储管理人员提高存储条件的稳定性和安全性，减少中药材因环境问题导致的质量损失。【6】基于物联网的冻保鲜运输智能控制系统https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0263170489639408137-1-1.html本项目设计了一种基于物联网技术的冻保鲜运输智能控制系统，主要用于监控冷链物流中的温度、湿度和运输车辆状态。通过在运输车辆上安装传感器，系统能够实时采集运输过程中的环境数据，并将数据通过无线网络传输至云平台进行处理和监控。通过远程控制功能，管理人员可以实时调整冷链运输的环境参数，确保货物在运输过程中的质量得到有效保障。该系统广泛应用于食品、药品等需要冷链运输的行业，为提高物流管理的智能化水平提供了可靠的技术支持。【7】基于物联网疫苗冷链物流监测系统设计https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0263170490477855138-1-1.html该项目设计了一个基于物联网的疫苗冷链物流监测系统，主要用于实时监控疫苗在运输过程中是否保持在合适的温度范围内。通过安装温湿度传感器和GPS定位模块，系统能够监控运输车辆的温湿度状况和位置，并将数据实时上传至云平台进行集中管理。当温度或湿度超出预设范围时，系统会发出警报，提示管理人员采取补救措施。这一系统对保障疫苗运输质量、提高冷链物流管理的智能化和精准度具有重要意义，特别是在保障疫苗安全运输方面有着极其重要的应用价值。【8】基于STM32设计的仓库环境监测与预警系统设计文档https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02119170491208212111-1-1.html本项目基于STM32单片机设计了一个仓库环境监测与预警系统，旨在通过实时监测仓库中的温度、湿度、气体浓度等环境因素，保障仓储物品的安全与质量。系统采用无线传感器网络，将数据传输到云平台进行集中监控和数据分析。通过设置阈值预警功能，系统能够在监测到异常环境时，立即发出报警信号，并通知相关人员采取应急处理措施。该系统广泛应用于各种仓库管理，尤其适用于易腐易变质物品的仓储管理，提升了仓库管理的智能化和自动化水平。【9】物联网模块：ESP8266-WIFI调试过程讲解https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0296170491725610135-1-1.html此文章详细介绍了ESP8266模块的调试过程及其在物联网项目中的应用。ESP8266是一款高性能、低功耗的WiFi模块，广泛应用于各种物联网系统中。文章通过详细的调试步骤讲解了如何将ESP8266模块与STM32单片机连接，进行WiFi通信，并成功实现数据的上传和下载。对于开发者来说，掌握ESP8266的调试技巧和使用方法非常重要，能够帮助他们快速构建联网设备，为物联网应用提供更加稳定和高效的无线通信方案。【10】基于STM32单片机的安检场所智能人流量统计系统设计https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0263170492129102140-1-1.html该项目设计了一种基于STM32单片机的安检场所智能人流量统计系统，主要用于监控安检区域的人流量，并进行智能统计和分析。通过安装红外传感器、摄像头等设备，系统能够实时统计进出人员数量，并对异常情况进行报警。该系统能够帮助安检部门实现人流量的智能监控，提高安检效率和安全性。通过数据分析，系统还能够提供有关安检场所使用情况的详细报告，辅助管理人员制定合理的安检策略和资源配置。【11】基于STM32单片机设计的教室节能照明系统https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02109170492650788135-1-1.html本项目设计了一款基于STM32单片机的教室节能照明系统，主要通过智能传感器监测教室内的光照强度和人员活动情况，自动调节教室的照明亮度。在有足够自然光照的情况下，系统会自动降低人工照明亮度，以节省能源。当教室内无人时，系统会自动关闭灯光，进一步提高能源使用效率。该系统不仅可以节省电力开支，还能延长灯具的使用寿命，同时实现绿色环保的目标，适用于学校、办公室等场所。【12】基于STM32单片机设计的宠物喂食监控系统设计https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02112169215501801074-1-1.html此项目设计了一个基于STM32单片机的宠物喂食监控系统。系统通过安装在宠物喂食区域的传感器和摄像头，实时监测宠物的进食情况，并将数据上传至云平台进行处理。用户可以通过手机APP查看宠物的喂食记录，远程控制喂食设备，并及时接收到宠物的健康状况反馈。该系统不仅方便了宠物主人进行远程管理，还提高了宠物的喂养科学性和规律性，特别适用于忙碌的家庭或长期外出的人群。【13】基于STM32单片机智能坐垫座椅设计https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-0241170493985952130-1-1.html该项目设计了一款基于STM32单片机的智能坐垫座椅，具有智能提醒功能。通过内置传感器监测坐垫的压力分布、座椅使用时间等数据，当用户久坐不动时，系统会发出振动或语音提醒，提醒用户适时调整坐姿或进行休息。此设计特别适用于长时间坐着的工作场所，如办公室、会议室等，能够帮助改善坐姿、预防健康问题。智能坐垫还能根据使用者的体型和坐姿自动调节座椅的舒适度，提升用户的坐姿体验。【14】基于STM32单片机设计的智能空气加湿器https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-02112170494746723128-1-1.html本项目设计了一款基于STM32单片机的智能空气加湿器，能够根据环境湿度自动调节加湿器的工作状态。当环境湿度低于设定阈值时，系统自动开启加湿器以增加空气湿度；当湿度达到预设值时，系统会自动停止加湿。该设计能够有效改善室内干燥环境，提升空气质量，尤其适用于空调房、冬季取暖期间等空气干燥的场所。系统还配备了液晶显示屏，用户可以实时查看环境湿度，并根据需求手动调整设置，提供了更智能化的空气加湿体验。

目录1. 项目开发背景2. 设计实现的功能3. 项目硬件模块组成4. 设计思路5. 系统功能总结6. 使用的模块的技术详情介绍7. 系统工作原理与流程图8. 系统软件设计9. 测试与调试10. 总结与展望1. 项目开发背景随着现代科技的迅速发展，智能家居逐渐进入人们的生活。在智能家居中，空气质量调节设备尤为重要，尤其是在气候干燥的季节，空气加湿器的需求显得尤为突出。传统的空气加湿器虽然能有效提高空气湿度，但通常依赖用户手动调节，并且缺乏智能化控制，容易造成水位过低或过高、湿度不均等问题。因此，设计一个具有智能控制功能的空气加湿器显得尤为重要。本项目基于STM32单片机，设计了一款智能空气加湿器。通过集成温湿度传感器、水位传感器、继电器控制、蜂鸣器警报、按键控制等硬件模块，实现空气加湿器的自动调节和手动控制功能。此外，系统支持通过MQTT协议将数据上传到华为云物联网平台，以便进行数据存储和历史数据分析，方便用户进行远程监控和控制。2. 设计实现的功能本智能空气加湿器系统主要实现以下功能：1. 继电器控制：通过继电器控制加湿器的启停。2. 手动控制：用户通过按键手动控制加湿器的开启和停止。3. 智能加湿：系统根据环境湿度自动调节加湿器的工作状态，当湿度低于设定阈值时加湿器自动加湿，当湿度超过阈值时自动停止加湿。4. 水位监测：使用水位传感器实时监测加湿器的水量，确保水位充足时加湿器才能正常工作，避免干烧。5. 蜂鸣器警报：当检测到水位过低时，系统启动蜂鸣器报警，提醒用户加水。6. 按键控制：用户可以通过三个按键进行智能模式与手动模式的切换、湿度阈值的设定及调节。7. OLED显示屏：实时显示环境湿度、温度、加湿器状态、水位、湿度阈值等信息。8. 数据上传：通过WiFi和MQTT协议将设备数据上传到华为云物联网平台，支持远程数据查看和分析。9. 云端服务：后端服务器使用Python开发，接收并处理来自华为云物联网平台的数据，提供前端可视化页面，实现对加湿器的远程控制。3. 项目硬件模块组成本智能空气加湿器系统包含以下主要硬件模块：1. STM32单片机：主控芯片，负责系统的控制逻辑和数据处理。2. DHT11温湿度传感器：用于实时采集环境温度和湿度数据。3. 水位传感器：实时监测加湿器内的水位，防止水位过低或过高。4. 继电器模块：控制加湿器电源的开关。5. 蜂鸣器模块：当检测到水位过低时，启动蜂鸣器报警。6. 按键模块：用于模式切换、湿度阈值设置等控制功能。7. OLED显示屏：显示当前的环境数据和加湿器状态。8. WiFi模块（ESP8266）：实现WiFi连接，支持MQTT协议与华为云物联网平台进行数据通信。9. 华为云物联网平台：用于存储和管理设备上传的数据，并提供远程控制接口。4. 设计思路本项目的设计思路基于STM32单片机为核心，通过外围传感器、继电器、WiFi模块等硬件的配合实现智能控制。整体设计分为硬件部分和软件部分，硬件部分负责感知环境和控制加湿器，软件部分负责数据处理、状态控制和数据上传。1. 环境数据采集：通过DHT11温湿度传感器定期采集环境湿度和温度，并根据用户设定的湿度阈值决定加湿器的启停。2. 水位监控：水位传感器负责实时监控加湿器的水量，若水位过低，停止加湿器并启动蜂鸣器警报。3. 用户控制：用户可以通过按键进行手动控制，选择智能模式或手动模式，并设置湿度阈值。4. 数据上传与远程控制：系统将采集到的环境数据通过WiFi上传至华为云物联网平台，用户可以通过PC或手机浏览器访问网页，实现远程监控和控制。5. 系统功能总结功能模块说明继电器控制通过继电器控制加湿器的启停。手动控制通过按键控制加湿器的加湿或停止加湿。智能加湿根据环境湿度自动调节加湿器的工作状态。水位监测实时监测水位，避免水位过低时加湿器干烧。蜂鸣器警报当水位过低时，蜂鸣器发出警报提示用户加水。按键控制通过按键切换智能模式和手动模式，设置湿度阈值。OLED显示显示环境温湿度、加湿器状态、水位等信息。数据上传通过WiFi和MQTT协议将数据上传至华为云物联网平台。云端服务提供后端服务器和前端网页进行远程控制和数据可视化。6. 使用的模块的技术详情介绍STM32单片机STM32F103系列单片机是基于ARM Cortex-M3核心的高性能32位微控制器，适合用于嵌入式系统开发。其丰富的外设接口和高效的处理能力使得本项目得以高效地控制各个硬件模块。DHT11温湿度传感器DHT11是一款常用的数字温湿度传感器，具有低功耗、简单的单总线接口等特点。它可以通过单片机的GPIO端口与STM32进行通信，输出温度和湿度的数字信号。水位传感器水位传感器采用电容式或电阻式感应原理，通过检测水的电导率或电容值变化，实时监测加湿器水位。该模块可通过模拟量或数字量接口与STM32连接。继电器模块继电器模块用于控制加湿器的电源开关。STM32通过控制继电器的开关状态，进而控制加湿器的工作状态。OLED显示屏OLED显示屏用于实时显示环境数据和加湿器状态。由于其高对比度、低功耗的特点，适用于本项目中作为实时数据显示模块。蜂鸣器模块蜂鸣器用于发出声音警报，提醒用户加水。当水位传感器检测到水位过低时，STM32会驱动蜂鸣器发出警报声音。WiFi模块（ESP8266）ESP8266是一款低功耗WiFi模块，能够实现WiFi连接和MQTT通信。它将STM32采集到的环境数据上传至华为云物联网平台，同时接收云平台的控制指令，完成远程控制功能。华为云物联网平台华为云物联网平台提供设备管理、数据存储、数据分析、远程控制等功能。设备通过MQTT协议将数据上传至平台，平台提供API接口以便与本地服务器进行数据交互。7. 系统工作原理工作原理：1. 系统开机后，STM32开始采集DHT11传感器的温湿度数据。2. 当湿度低于预设阈值时，继电器控制加湿器启动，开始加湿。3. 水位传感器监测水量，当水位低于安全阈值时，蜂鸣器报警，并停止加湿器工作。4. 用户可以通过按键手动控制加湿器的开关，或者切换至智能模式。5. 所有数据通过WiFi模块上传至华为云物联网平台，用户可以通过PC或手机浏览器查看实时数据和历史记录，远程控制加湿器。8. 系统软件设计主控程序设计使用STM32的HAL库进行开发，程序的主要流程如下：1. 初始化硬件：初始化DHT11传感器、继电器、水位传感器、OLED显示屏、蜂鸣器和WiFi模块。2. 读取传感器数据：定期读取温湿度数据，并实时监控水位。3. 控制加湿器：根据湿度值和水位，控制加湿器的启停。4. 上传数据：通过WiFi模块将数据上传到华为云物联网平台。按键控制与显示通过按键实现用户交互，按键的响应与OLED显示屏结合，允许用户进行湿度值设置和模式切换。9. 测试与调试在开发过程中，系统通过模拟各种环境条件进行调试，包括湿度、温度、水位变化等。测试时重点验证：1. 湿度传感器的准确性与响应速度。2. 水位传感器的稳定性。3. 加湿器控制逻辑是否准确。4. 数据上传至华为云物联网平台的稳定性。10. 总结本项目成功设计并实现了一个基于STM32的智能空气加湿器系统，具备智能加湿、手动控制、水位监测、远程数据管理等功能。未来可以通过进一步优化算法和硬件，提升系统的稳定性和智能化水平。例如，加入自动调节湿度阈值功能、扩展更多远程控制接口等。11. STM32代码设计以下是基于STM32单片机设计的智能空气加湿器的main.c代码示例。包括DHT11传感器、继电器、水位传感器、蜂鸣器、OLED显示屏、WiFi模块等。此代码主要集中在系统初始化、传感器数据读取、加湿器控制逻辑、按键控制、数据上传及OLED显示等核心功能。#include "stm32f1xx_hal.h" #include "dht11.h" // DHT11温湿度传感器头文件 #include "oled.h" // OLED显示头文件 #include "relay.h" // 继电器控制头文件 #include "water_level.h" // 水位传感器头文件 #include "buzzer.h" // 蜂鸣器头文件 #include "wifi.h" // WiFi模块头文件 #include "mqtt.h" // MQTT通信头文件 // 系统定时器，用于定期任务 #define SYSTEM_TICK_PERIOD 1000 // 1秒更新一次 // 湿度阈值（可以根据需要设定默认值） uint8_t humidity_threshold = 50; // 默认湿度阈值为50% uint8_t current_humidity = 0; // 当前湿度 uint8_t current_temperature = 0; // 当前温度 // 水位标志 uint8_t water_level_ok = 1; // 0：水位低，1：水位正常 // 当前模式 typedef enum { MODE_AUTO = 0, // 自动模式 MODE_MANUAL // 手动模式 } SystemMode; SystemMode current_mode = MODE_AUTO; // 控制加湿器状态 typedef enum { HUMIDIFIER_OFF = 0, HUMIDIFIER_ON } HumidifierStatus; HumidifierStatus humidifier_status = HUMIDIFIER_OFF; // 函数声明 void SystemClock_Config(void); void GPIO_Init(void); void Timer_Init(void); void Read_Sensors(void); void Control_Humidifier(void); void Display_Data(void); void Button_Handler(void); void Upload_Data(void); int main(void) { // HAL库初始化 HAL_Init(); // 配置系统时钟 SystemClock_Config(); // 初始化GPIO（继电器控制、按键输入等） GPIO_Init(); // 初始化OLED显示 OLED_Init(); // 初始化WiFi模块 WiFi_Init(); // 初始化MQTT通信 MQTT_Init(); // 初始化水位传感器、蜂鸣器等外设 WaterLevel_Init(); Buzzer_Init(); // 启动定时器（定时更新环境数据和控制逻辑） Timer_Init(); while (1) { // 定时读取传感器数据 if (HAL_GetTick() % SYSTEM_TICK_PERIOD == 0) { // 读取传感器数据 Read_Sensors(); // 根据模式控制加湿器 Control_Humidifier(); // 显示当前状态 Display_Data(); // 上传数据至云平台 Upload_Data(); } // 按键操作处理 Button_Handler(); } } // 初始化系统时钟 void SystemClock_Config(void) { // 使用默认的系统时钟配置 // STM32F1系列芯片通常使用HSE（外部晶振）作为时钟源 // 可以根据实际硬件配置进行修改 } // 初始化GPIO void GPIO_Init(void) { // 初始化继电器控制引脚、按键输入引脚等 // 这里以假设继电器控制引脚为GPIO_PIN_0，按键为GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_2等为例 __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; // 继电器控制引脚配置为输出 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); // 按键输入引脚配置 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); } // 读取传感器数据（温湿度和水位） void Read_Sensors(void) { // 读取DHT11温湿度传感器 current_humidity = DHT11_Read_Humidity(); current_temperature = DHT11_Read_Temperature(); // 读取水位传感器 water_level_ok = WaterLevel_Check(); // 返回1表示水位正常，0表示水位低 } // 控制加湿器 void Control_Humidifier(void) { if (water_level_ok == 0) { // 水位过低，停止加湿器并启动蜂鸣器警报 humidifier_status = HUMIDIFIER_OFF; Relay_Control(HUMIDIFIER_OFF); // 控制继电器关闭加湿器 Buzzer_Alert(); // 水位低时蜂鸣器响 } else { // 根据模式控制加湿器 if (current_mode == MODE_AUTO) { // 自动模式，根据湿度阈值控制 if (current_humidity < humidity_threshold) { humidifier_status = HUMIDIFIER_ON; Relay_Control(HUMIDIFIER_ON); // 开启加湿器 } else { humidifier_status = HUMIDIFIER_OFF; Relay_Control(HUMIDIFIER_OFF); // 关闭加湿器 } } else if (current_mode == MODE_MANUAL) { // 手动模式，根据按键控制 // 这里假设按键1为开启，按键2为关闭 if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_SET) { humidifier_status = HUMIDIFIER_ON; Relay_Control(HUMIDIFIER_ON); // 开启加湿器 } else if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_SET) { humidifier_status = HUMIDIFIER_OFF; Relay_Control(HUMIDIFIER_OFF); // 关闭加湿器 } } } } // 显示数据到OLED屏 void Display_Data(void) { OLED_Clear(); OLED_Printf("Temp: %d C", current_temperature); OLED_Printf("Humidity: %d%%", current_humidity); OLED_Printf("Mode: %s", (current_mode == MODE_AUTO) ? "Auto" : "Manual"); OLED_Printf("Water: %s", (water_level_ok) ? "OK" : "Low"); OLED_Printf("Humidifier: %s", (humidifier_status == HUMIDIFIER_ON) ? "ON" : "OFF"); } // 按键控制 void Button_Handler(void) { // 假设按键1为切换模式，按键2为湿度+，按键3为湿度- if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_SET) { // 切换模式 current_mode = (current_mode == MODE_AUTO) ? MODE_MANUAL : MODE_AUTO; HAL_Delay(200); // 防止按键抖动 } if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_SET) { // 增加湿度阈值 humidity_threshold += 5; if (humidity_threshold > 100) { humidity_threshold = 100; // 最大阈值100% } HAL_Delay(200); } if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET) { // 减少湿度阈值 humidity_threshold -= 5; if (humidity_threshold < 0) { humidity_threshold = 0; // 最小阈值0% } HAL_Delay(200); } } // 数据上传到云平台 void Upload_Data(void) { // 将温湿度和加湿器状态上传到华为云物联网平台 MQTT_Publish("humidity_data", current_humidity); MQTT_Publish("temperature_data", current_temperature); MQTT_Publish("humidifier_status", humidifier_status); MQTT_Publish("water_level", water_level_ok); }代码说明：1. 系统初始化：包括STM32硬件初始化，GPIO初始化（继电器控制、按键输入等），WiFi模块和MQTT通信初始化等。2. 传感器数据读取：定期从DHT11温湿度传感器和水位传感器读取数据。3. 加湿器控制：在自动模式下，湿度值低于阈值时启动加湿器，湿度值超过阈值时停止加湿器。在手动模式下，通过按键控制加湿器的开关。4. OLED显示：实时显示环境温湿度、加湿器状态、水位、操作模式等信息。5. 按键控制：通过三个按键控制模式切换、湿度阈值增减。6. 数据上传：将温湿度和加湿器状态等信息通过MQTT协议上传至华为云物联网平台。

目录1. 项目开发背景2. 设计实现的功能3. 项目硬件模块组成4. 设计思路5. 系统功能总结6. 使用的模块技术详情介绍7. 总结1. 项目开发背景随着人们生活节奏的加快，长时间久坐已成为现代人普遍存在的健康问题。久坐不仅会增加患心血管疾病、脊椎疾病等风险，还会导致肌肉僵硬、血液循环不畅等问题。因此，开发一种可以监测久坐并及时提醒用户的智能座椅，成为了现代智能家居和健康管理领域的重要需求。本项目设计一款基于STM32单片机的智能坐垫座椅，通过集成多个传感器和控制模块，达到以下目的：1. 久坐监测：通过压力传感器监测座椅是否有人坐下，并在用户久坐时发出语音提醒，帮助用户养成健康的生活习惯。2. 温湿度调控：通过温湿度传感器采集坐垫的环境数据，根据设定的温度范围自动调节坐垫的加热或散热功能，提供舒适的坐垫体验。3. 手动控制功能：提供按键控制，允许用户手动调整加热、散热和久坐时长。4. 蓝牙无线控制：通过HC-05蓝牙模块实现数据的无线传输，使用户能够通过手机APP实时监控坐垫的状态，进行远程控制。项目采用STM32单片机作为核心控制器，结合多种传感器和执行器，通过硬件和软件的协同工作，实现了上述智能功能。2. 设计实现的功能本系统设计的核心功能如下：2.1 久坐监测与提醒• 使用压力传感器检测座椅是否有人坐下，并开启一个计时器。如果用户持续坐着超过预定时间（如30分钟），系统通过语音模块播报提醒：“请劳逸结合，注意起身运动”。2.2 温湿度调节• 通过温湿度传感器采集坐垫的温度和湿度，并根据设定的范围控制坐垫的加热和散热功能，确保用户在不同环境下的舒适体验。• 系统自动控制加热器和散热器的开关，保持合适的温度和湿度。2.3 手动控制功能• 提供三路按键，分别用于手动控制坐垫的散热功能、加热功能以及久坐时长的选择。• 用户可以根据自己的需求，调整坐垫的工作模式。2.4 蓝牙无线控制• 使用HC-05蓝牙模块，用户可以通过手机APP实现对坐垫状态的远程监控和控制。手机APP端显示坐垫的湿度、温度、是否散热、是否加热等信息，并提供控制功能，如切换工作模式、开启/关闭加热散热、设置久坐时间等。2.5 自动按摩功能• 系统通过电机驱动模块控制座椅的按摩功能，模拟手动按摩的效果，帮助用户放松身心，减缓久坐带来的不适。3. 项目硬件模块组成本项目的硬件模块包括STM32单片机、压力传感器、温湿度传感器、语音播报模块、继电器模块、按键控制模块、OLED液晶显示屏、HC-05蓝牙模块、电机驱动控制模块等。3.1 STM32单片机• 型号：STM32F103RCT6• 作用：作为系统的核心控制单元，负责处理各个传感器的数据，控制继电器、语音模块、蓝牙模块等外设，并实现久坐监测和温湿度控制等功能。3.2 压力传感器• 型号：Fsr402• 作用：用于检测座椅是否有用户坐下，根据压力的变化来判断用户的坐姿状态。3.3 温湿度传感器• 型号：SHT30• 作用：监测坐垫的环境温度和湿度数据，为温湿度调节提供实时数据支持。3.4 语音播报模块• 型号：DFPlayer Mini• 作用：通过内置的语音模块，实现用户久坐时的语音提醒功能，帮助用户养成健康的生活习惯。3.5 继电器模块• 型号：2路继电器模块• 作用：控制坐垫的加热和散热功能，当温湿度传感器的读数超出设定范围时，通过继电器模块控制加热器和散热器的开关。3.6 按键控制模块• 类型：三路按键• 作用：提供手动控制选项，允许用户调整座椅的加热/散热、久坐时长等功能。3.7 OLED液晶显示屏• 型号：0.96寸OLED显示屏• 作用：用于实时显示当前的环境温湿度、坐下计时、久坐时长等状态信息，方便用户查看和调整坐垫设置。3.8 HC-05蓝牙模块• 型号：HC-05• 作用：实现与手机APP的无线连接，通过蓝牙传输坐垫的实时数据，并接收来自手机APP的控制指令。3.9 电机驱动控制模块• 型号：L298N电机驱动模块• 作用：控制座椅的自动按摩功能，通过驱动电机实现按摩座椅的动作。4. 设计思路本设计采用STM32单片机作为核心控制单元，通过多种传感器采集环境数据，并通过蓝牙、按键和语音模块实现与用户的交互。系统的整体设计思路如下：1. 传感器采集：温湿度传感器和压力传感器实时采集环境数据，并将数据传输到STM32进行处理。2. 久坐监测：压力传感器判断是否有用户坐下，当用户久坐时，通过语音播报模块提醒用户活动。3. 温湿度调节：温湿度数据超过设定值时，自动控制继电器开启加热或散热功能，保持舒适的坐垫环境。4. 手动控制：提供按键控制功能，允许用户手动调整坐垫的工作模式。5. 蓝牙无线控制：通过HC-05蓝牙模块与手机APP通信，提供实时数据监控和远程控制功能。6. 电机驱动按摩：使用电机驱动模块控制座椅的按摩功能，提供额外的舒适体验。5. 系统功能总结功能模块描述久坐监测与提醒通过压力传感器监测是否有人坐下，超时后通过语音模块提醒用户活动温湿度调节自动控制坐垫的加热和散热功能，保持舒适的环境温湿度手动控制提供按键控制，允许用户手动调整加热/散热、久坐时长等功能蓝牙无线控制手机APP实时监控和控制坐垫状态，包括温湿度、加热/散热、久坐时长自动按摩功能通过电机驱动控制座椅按摩，提供额外的舒适体验6. 使用的模块技术详情介绍6.1 STM32单片机STM32系列单片机具有较强的处理能力和丰富的外设接口，适合用于控制和数据处理。通过STM32，可以实现对多传感器数据的实时处理和系统控制。6.2 压力传感器压力传感器可以精准地测量坐椅上的压力变化，当用户坐下时，压力值会发生变化，STM32根据这些数据判断座椅是否被占用。6.3 温湿度传感器SHT30是一款高精度的数字温湿度传感器，具有较快的响应时间和较低的功耗，适合用于环境监测。6.4 语音播报模块DFPlayer Mini是一款小型语音播放模块，可以存储语音文件，并通过串口控制播放。当久坐时间超过设定时，通过语音提示用户。6.5 继电器模块继电器模块用于控制高功率负载如加热器和散热器的开关。它可以通过低电压的STM32控制高电压电器。7. 总结本项目设计的智能坐垫座椅系统结合了温湿度调节、久坐监测、蓝牙控制、自动按摩等多种智能功能，旨在提升用户的舒适性和健康性。通过使用STM32单片机作为核心控制平台，系统能够实时监测坐垫的环境数据，并通过蓝牙与手机APP实现无线控制。未来，可以进一步扩展系统的功能，如增加运动提醒、心率监测等，进一步提升智能坐垫的健康管理功能。8. STM32代码设计下面是一个完整的 main.c 代码，涵盖了 STM32F103RCT6 单片机的主要功能。#include "stm32f10x.h" #include "delay.h" // 延时函数 #include "lcd.h" // LCD 显示模块 #include "pressure_sensor.h" // 压力传感器 #include "humidity_temperature_sensor.h" // 温湿度传感器 #include "relay_control.h" // 继电器模块 #include "buzzer.h" // 蜂鸣器模块 #include "bluetooth.h" // 蓝牙模块 #include "button.h" // 按键控制模块 #include "dfplayer.h" // 语音播报模块 // 全局变量 uint8_t seatOccupied = 0; // 座椅是否有人坐下 uint32_t seatTimer = 0; // 座椅计时器，单位：秒 uint8_t heatStatus = 0; // 加热器状态（0 关，1 开） uint8_t coolStatus = 0; // 散热器状态（0 关，1 开） uint8_t idleTimeout = 30; // 久坐提醒倒计时，单位：分钟 // 按键设置 #define KEY_HEAT_PIN GPIO_Pin_0 // 加热按键 #define KEY_COOL_PIN GPIO_Pin_1 // 散热按键 #define KEY_TIME_PIN GPIO_Pin_2 // 久坐时长设置按键 void System_Init(void); void Seat_Check(void); void Seat_Control(void); void Temperature_Humidity_Control(void); void Display_Update(void); void Button_Polling(void); void Buzzer_Alert(void); void Bluetooth_Transmit(void); int main(void) { // 初始化系统 System_Init(); while (1) { // 检查座椅是否有人坐下 Seat_Check(); // 控制座椅加热和散热 Seat_Control(); // 温湿度调节 Temperature_Humidity_Control(); // 更新LCD显示 Display_Update(); // 按键轮询控制 Button_Polling(); // 蓝牙数据传输 Bluetooth_Transmit(); } } // 系统初始化 void System_Init(void) { // 初始化各模块 delay_init(); LCD_Init(); PressureSensor_Init(); HumidityTemperatureSensor_Init(); Relay_Init(); Buzzer_Init(); Bluetooth_Init(); Button_Init(); // 初始化系统时间和设置默认值 seatTimer = 0; seatOccupied = 0; heatStatus = 0; coolStatus = 0; } // 座椅检查函数 void Seat_Check(void) { // 检测座椅是否有人坐下 seatOccupied = PressureSensor_Read(); // 如果有人坐下，开始计时 if (seatOccupied) { if (seatTimer < idleTimeout * 60) // 如果尚未超过设定的久坐时间 { seatTimer++; } } else { seatTimer = 0; // 如果座椅上没有人，计时器归零 } } // 座椅控制函数 void Seat_Control(void) { // 如果久坐时间超过设定时间，发出语音提示 if (seatOccupied && seatTimer >= idleTimeout * 60) { // 播报语音提示 DFPlayer_Play("Please take a break and stretch."); Buzzer_Alert(); // 久坐提醒时，蜂鸣器响起 } // 温湿度控制（自动加热或散热） Temperature_Humidity_Control(); } // 温湿度调节函数 void Temperature_Humidity_Control(void) { float temperature = HumidityTemperatureSensor_ReadTemperature(); float humidity = HumidityTemperatureSensor_ReadHumidity(); // 控制加热器 if (temperature < 20.0 && !heatStatus) { Relay_Control(HEAT_RELAY_PIN, 1); // 开启加热 heatStatus = 1; } else if (temperature >= 22.0 && heatStatus) { Relay_Control(HEAT_RELAY_PIN, 0); // 关闭加热 heatStatus = 0; } // 控制散热器 if (temperature > 28.0 && !coolStatus) { Relay_Control(COOL_RELAY_PIN, 1); // 开启散热 coolStatus = 1; } else if (temperature <= 25.0 && coolStatus) { Relay_Control(COOL_RELAY_PIN, 0); // 关闭散热 coolStatus = 0; } // 显示温湿度信息 LCD_DisplayTemperatureHumidity(temperature, humidity); } // LCD显示更新函数 void Display_Update(void) { // 显示座椅占用状态 LCD_DisplaySeatStatus(seatOccupied); // 显示座椅计时 LCD_DisplaySeatTimer(seatTimer); // 显示加热和散热状态 LCD_DisplayHeatCoolStatus(heatStatus, coolStatus); } // 按键轮询函数 void Button_Polling(void) { // 检测按键是否被按下并控制相应功能 if (Button_Read(KEY_HEAT_PIN) == BUTTON_PRESSED) { heatStatus = !heatStatus; Relay_Control(HEAT_RELAY_PIN, heatStatus); } if (Button_Read(KEY_COOL_PIN) == BUTTON_PRESSED) { coolStatus = !coolStatus; Relay_Control(COOL_RELAY_PIN, coolStatus); } if (Button_Read(KEY_TIME_PIN) == BUTTON_PRESSED) { idleTimeout++; // 增加久坐时长 if (idleTimeout > 60) idleTimeout = 60; // 最大时长60分钟 } } // 蜂鸣器提醒函数 void Buzzer_Alert(void) { // 播放久坐提醒音 Buzzer_On(); delay_ms(500); Buzzer_Off(); } // 蓝牙数据传输函数 void Bluetooth_Transmit(void) { // 发送当前坐垫状态（湿度、温度、久坐计时等） char buffer[64]; snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Temp: %.2f, Humidity: %.2f, Seat Time: %d", HumidityTemperatureSensor_ReadTemperature(), HumidityTemperatureSensor_ReadHumidity(), seatTimer); Bluetooth_SendData(buffer); }代码分析1. 系统初始化 (System_Init): 初始化系统的硬件模块，包括延时、LCD显示、传感器、继电器、语音播报、蓝牙和按键等。2. 座椅检查 (Seat_Check): 检查压力传感器数据，判断是否有用户坐下。如果坐下则开始计时，久坐超过设置时间则发出提醒。3. 座椅控制 (Seat_Control): 根据座椅占用状态和温度数据，控制加热和散热。超时后会播放语音并提醒用户起身活动。4. 温湿度控制 (Temperature_Humidity_Control): 通过温湿度传感器控制加热器和散热器的开关。温度过低开启加热，温度过高开启散热。5. LCD显示更新 (Display_Update): 更新LCD屏幕上的信息，如座椅状态、温湿度、座椅计时等。6. 按键轮询 (Button_Polling): 按键控制座椅的加热、散热和久坐时长的设置。7. 蜂鸣器提醒 (Buzzer_Alert): 久坐提醒时蜂鸣器发出提示音。8. 蓝牙数据传输 (Bluetooth_Transmit): 将坐垫的状态数据（如温湿度、座椅占用时间等）通过蓝牙传输到手机APP，供用户查看和控制。总结该 main.c 文件实现了智能坐垫座椅系统的基本控制逻辑，包括温湿度控制、座椅占用检测、久坐提醒、按键控制、蓝牙通信等功能。各个模块通过 STM32 控制器协调工作，满足系统设计的需求。如果其他硬件模块和驱动已经完成，可以将这些代码与相应的硬件集成，实现智能坐垫的功能。

1. 项目开发背景随着宠物数量的增加，尤其是人们对宠物的养护需求日益增多，传统的人工喂养和管理方式难以满足现代养宠生活的需求。人们越来越希望通过智能化手段提高宠物养护的质量和效率，特别是对于宠物喂食、饮水、温湿度控制等方面的智能化管理。基于这一需求，设计并实现了一种基于STM32单片机的宠物喂食监控系统。该系统通过集成多种传感器，结合蓝牙无线通信和云物联网技术，实现了对宠物环境、饮水、喂食等多项功能的智能监控和管理。这不仅能提高宠物生活质量，还能为主人提供更便捷的管理方式。2. 设计实现的功能本项目的目标是设计一款智能宠物喂食监控系统，具体功能包括：1. 温湿度环境监控 采用温湿度传感器，实时采集当前环境的温湿度数据。当温度超过设定阈值时，自动开启风扇进行散热；当湿度超过设定阈值时，自动开启风扇进行空气除湿。2. 水位检测与自动加水 采用水位传感器，检测宠物水盆的水位情况。当水位低于设定阈值时，自动开启水泵进行加水，保障宠物水量充足。3. 食物检测与自动投喂 采用红外传感器，实时检测宠物食物盆中的食物量。当食物不足时，自动开启继电器控制投喂装置进行喂食。4. 手动模式与智能模式切换 提供7个按键进行手动模式与智能模式的切换，允许用户手动控制喂食、喂水、散热、除湿等功能，同时可以设置温湿度阈值。5. OLED液晶显示 系统通过OLED显示屏实时显示采集到的环境数据，包括当前的温湿度、设定的温湿度阈值、水位、食物量、控制模式等信息。6. 蓝牙无线控制 采用HC-05蓝牙模块实现与手机APP的无线通信，通过手机APP显示当前环境状态并支持远程控制，如模式切换、温湿度阈值设置、喂食、喂水、散热、除湿等操作。7. 数据上云与可视化管理 系统支持将数据通过WIFI模块上传至华为云物联网平台，采用MQTT协议进行数据传输。用户可以通过可视化网页查看历史数据、实时监控宠物的状态，并远程控制系统。8. 服务器与前端展示 采用Python作为后端服务器，接收华为云物联网平台的数据，并通过HTML前端页面展示。支持局域网或公网访问，用户可以在任何地方查看宠物状态并进行操作。3. 项目硬件模块组成本系统的硬件部分基于STM32单片机进行设计，主要包含以下模块：3.1. 核心控制单元：STM32单片机• 型号：STM32F103RCT6• 功能：作为整个系统的核心控制单元，负责接收传感器数据、控制设备、进行数据传输与无线通信。3.2. 温湿度传感器（SHT30）• 功能：用于实时监测环境的温度和湿度，当温湿度超过设定阈值时，控制风扇启停以调整环境。3.3. 水位传感器• 功能：检测宠物水盆中的水位情况，当水位低于设定阈值时，自动开启水泵进行加水。3.4. 红外传感器• 功能：用于检测宠物食物盆中的食物量，当食物不足时，自动启动继电器进行食物投喂。3.5. 风扇与水泵控制模块• 功能：风扇和水泵的控制电路，通过继电器控制风扇、泵和喂食装置的启停。3.6. 蓝牙模块（HC-05）• 功能：实现与手机APP的无线通信，允许用户通过蓝牙进行远程控制和数据查看。3.7. OLED显示模块• 功能：用于实时显示环境数据，包括温湿度、设定阈值、水位、食物量等信息。3.8. 继电器模块• 功能：控制喂食装置、电动水泵和风扇的启停。3.9. 无线网络模块（ESP8266）• 功能：用于将数据上传至华为云物联网平台，实现数据存储和历史数据分析。3.10. 电源模块• 功能：为系统提供稳定的电源供应，保证各模块正常运行。4. 设计思路本项目的设计思路可以概括为以下几个步骤：1. 传感器数据采集 使用温湿度传感器、红外传感器和水位传感器采集环境数据、食物量和水量。2. 数据处理与控制决策 STM32单片机根据采集到的实时数据，进行处理和判断，是否满足自动控制的条件（如温湿度过高、水位不足、食物不足等），然后通过继电器控制设备的启停。3. 用户交互与模式切换 通过按键电路提供用户手动模式的操作，允许用户设置阈值和直接控制设备。用户也可以通过手机APP与系统进行无线通信，控制和查看宠物状态。4. 显示与反馈 使用OLED显示模块实时反馈当前环境的温湿度、水位、食物量等信息，让用户能够直观地了解宠物的状态。5. 数据上云与远程监控 系统通过ESP8266模块连接WIFI，并将数据上传至华为云物联网平台。用户可以通过PC端或手机端的网页实时查看宠物的状态、历史数据，并进行远程控制。6. 网页展示与控制 后端Python服务器通过API接口拉取华为云物联网平台的数据，将其展示在前端网页上，支持用户通过网页进行远程监控与控制。5. 系统功能总结功能模块功能描述实现方式温湿度环境监控实时采集环境温湿度，当温湿度超过阈值时自动启动风扇和除湿SHT30传感器、继电器模块控制风扇水位检测与自动加水检测水盆水位，低于设定值时自动启动水泵加水水位传感器、继电器模块控制水泵食物检测与自动投喂检测食物盆中食物量，低于设定值时自动投喂食物红外传感器、继电器模块控制投喂装置手动模式与智能模式切换用户可手动设置阈值或切换模式，系统根据数据自动控制设备7个按键电路、STM32控制逻辑OLED显示功能显示环境数据、设备状态、控制模式等信息OLED显示模块蓝牙无线控制通过手机APP无线控制温湿度阈值、喂食、喂水等操作HC-05蓝牙模块、手机APP数据上云与可视化管理将实时数据上传至华为云，支持历史数据查看和远程控制ESP8266、华为云物联网平台、MQTT协议前端网页展示与控制通过网页展示宠物状态，并允许用户远程控制Python后端、HTML前端、API接口6. 使用的模块技术详情介绍6.1. STM32F103RCT6STM32F103RCT6是STM32系列中一款基于ARM Cortex-M3核心的32位单片机，具有较强的处理能力和丰富的外设接口，适合嵌入式应用。该单片机具有高达72MHz的主频，支持多种通信接口（如USART、SPI、I2C等），广泛应用于物联网、自动化控制等领域。6.2 SHT30温湿度传感器SHT30是一款高精度的温湿度传感器，具有较高的测量精度和稳定性，适用于对温湿度要求较高的应用场景。通过I2C接口与STM32单片机进行通信，能够实时获取环境温湿度数据。6.3. HC-05蓝牙模块HC-05是一款常用的蓝牙串口模块，通过串口通信与STM32单片机连接，提供无线通信能力。用户通过手机APP与系统进行蓝牙连接，能够实现远程控制和数据查看。6.4. ESP8266 WiFi模块ESP8266是一款低成本、低功耗的WiFi模块，支持与STM32单片机进行串口通信，能够将采集到的数据通过WIFI上传至云端。该模块支持MQTT协议，用于物联网设备之间的数据传输。6.5. OLED显示屏OLED显示屏是一种广泛应用的显示模块，具有高对比度、广视角和低功耗的特点。在本系统中，OLED显示屏用于实时显示温湿度、水位、食物量等信息。7. 总结基于STM32单片机设计的宠物喂食监控系统通过集成多种传感器、无线通信技术和云物联网平台，实现了对宠物生活环境的全面监控和管理。系统具有智能自动模式和手动模式两种操作方式，用户通过手机APP可以随时远程控制系统，并且能够实时查看宠物状态。通过将数据上传至华为云物联网平台，本系统还支持历史数据的查看和分析，进一步提升了宠物管理的智能化程度。在今后的工作中，系统可以进一步优化传感器的精度和控制策略，增加更多的智能功能，如智能预警、自动喂食计划等，进一步提高系统的智能化水平和实用性。8. STM32代码设计以下是一个基本的 main.c 文件。此文件包括了系统初始化、各个模块的调用，以及手动模式和智能模式的切换。代码中已经使用了 STM32 HAL 库。main.c 完整代码#include "main.h" #include "stm32f1xx_hal.h" #include "sht30.h" // 温湿度传感器库 #include "oled.h" // OLED显示库 #include "water_level.h" // 水位传感器库 #include "food_level.h" // 食物红外传感器库 #include "relay_control.h"// 继电器控制库 #include "bluetooth.h" // 蓝牙控制库 #include "wifi.h" // WiFi上传库 // 定义阈值 #define TEMP_THRESHOLD_HIGH 30 // 温度上限 (30°C) #define TEMP_THRESHOLD_LOW 20 // 温度下限 (20°C) #define HUM_THRESHOLD_HIGH 70 // 湿度上限 (70%) #define HUM_THRESHOLD_LOW 40 // 湿度下限 (40%) #define WATER_LEVEL_THRESHOLD 30 // 水位下限（单位：%） #define FOOD_LEVEL_THRESHOLD 10 // 食物下限（单位：%） // 定义系统模式 #define MODE_MANUAL 0 #define MODE_AUTO 1 // 全局变量 uint8_t system_mode = MODE_AUTO; // 初始为自动模式 float current_temp, current_hum; // 当前温湿度 int water_level, food_level; // 当前水位和食物量 uint8_t temp_threshold_high = TEMP_THRESHOLD_HIGH; uint8_t temp_threshold_low = TEMP_THRESHOLD_LOW; uint8_t hum_threshold_high = HUM_THRESHOLD_HIGH; uint8_t hum_threshold_low = HUM_THRESHOLD_LOW; // 函数声明 void System_Init(void); void Read_Sensors(void); void Handle_Auto_Mode(void); void Handle_Manual_Mode(void); void Update_Display(void); void Control_Fans(void); void Control_Water_Pump(void); void Control_Food_Dispenser(void); int main(void) { // 系统初始化 HAL_Init(); System_Init(); // 主循环 while (1) { // 读取传感器数据 Read_Sensors(); // 根据当前模式执行相应的操作 if (system_mode == MODE_AUTO) { Handle_Auto_Mode(); } else if (system_mode == MODE_MANUAL) { Handle_Manual_Mode(); } // 更新OLED显示 Update_Display(); } } void System_Init(void) { // 初始化硬件外设 HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); // 初始化GPIO OLED_Init(); // 初始化OLED显示 SHT30_Init(); // 初始化温湿度传感器 Water_Level_Init(); // 初始化水位传感器 Food_Level_Init(); // 初始化食物传感器 Relay_Init(); // 初始化继电器控制 Bluetooth_Init(); // 初始化蓝牙模块 Wifi_Init(); // 初始化WiFi模块 } void Read_Sensors(void) { // 读取温湿度传感器 SHT30_Read_Temperature_Humidity(&current_temp, &current_hum); // 读取水位传感器 water_level = Water_Level_Read(); // 读取食物量传感器 food_level = Food_Level_Read(); } void Handle_Auto_Mode(void) { // 根据温湿度自动控制风扇和除湿 Control_Fans(); // 根据水位自动控制加水 if (water_level < WATER_LEVEL_THRESHOLD) { Control_Water_Pump(); } // 根据食物量自动控制投喂 if (food_level < FOOD_LEVEL_THRESHOLD) { Control_Food_Dispenser(); } } void Handle_Manual_Mode(void) { // 手动控制模式下，蓝牙控制命令判断 Bluetooth_Control(); // 用户通过按键手动调整温湿度阈值 if (Button_Pressed(UP_TEMP_BTN)) { temp_threshold_high += 1; // 增加温度阈值 } if (Button_Pressed(DOWN_TEMP_BTN)) { temp_threshold_high -= 1; // 减少温度阈值 } if (Button_Pressed(UP_HUM_BTN)) { hum_threshold_high += 5; // 增加湿度阈值 } if (Button_Pressed(DOWN_HUM_BTN)) { hum_threshold_high -= 5; // 减少湿度阈值 } // 手动控制加水和喂食 if (Button_Pressed(WATER_BTN)) { Control_Water_Pump(); } if (Button_Pressed(FEED_BTN)) { Control_Food_Dispenser(); } } void Control_Fans(void) { // 控制温湿度风扇 if (current_temp > temp_threshold_high || current_hum > hum_threshold_high) { Relay_On(FAN_RELAY); } else if (current_temp < temp_threshold_low && current_hum < hum_threshold_low) { Relay_Off(FAN_RELAY); } } void Control_Water_Pump(void) { // 控制水泵 Relay_On(WATER_PUMP_RELAY); HAL_Delay(3000); // 延时3秒钟加水 Relay_Off(WATER_PUMP_RELAY); } void Control_Food_Dispenser(void) { // 控制食物投喂 Relay_On(FEED_RELAY); HAL_Delay(2000); // 延时2秒钟投喂 Relay_Off(FEED_RELAY); } void Update_Display(void) { // 更新OLED显示屏，显示传感器数据和系统状态 OLED_Clear(); OLED_Display_String(0, 0, "Temp: %.1f C", current_temp); OLED_Display_String(0, 1, "Humidity: %.1f %%", current_hum); OLED_Display_String(0, 2, "Water: %d %%", water_level); OLED_Display_String(0, 3, "Food: %d %%", food_level); if (system_mode == MODE_AUTO) { OLED_Display_String(0, 4, "Mode: Auto"); } else { OLED_Display_String(0, 4, "Mode: Manual"); } } void Bluetooth_Control(void) { // 读取蓝牙指令并处理 uint8_t command = Bluetooth_Read_Command(); if (command == 'M') { system_mode = MODE_MANUAL; // 切换到手动模式 } else if (command == 'A') { system_mode = MODE_AUTO; // 切换到自动模式 } else if (command == 'W') { Control_Water_Pump(); // 手动加水 } else if (command == 'F') { Control_Food_Dispenser(); // 手动投喂 } }代码解释1. 初始化函数（System_Init） 初始化所有硬件模块，包括OLED显示、温湿度传感器、水位传感器、食物传感器、继电器模块、蓝牙和WiFi模块。2. 传感器数据读取（Read_Sensors） 通过调用各自的函数获取传感器数据。温湿度数据通过 SHT30_Read_Temperature_Humidity 获取，水位和食物数据分别通过 Water_Level_Read 和 Food_Level_Read 获取。3. 自动模式处理（Handle_Auto_Mode） 根据当前的传感器数据，自动判断是否需要开启风扇（散热或去湿），是否需要加水和投食。4. 手动模式处理（Handle_Manual_Mode） 在手动模式下，允许用户通过按键设置温湿度阈值，并通过蓝牙控制手动加水、喂食等操作。5. 风扇控制（Control_Fans） 如果温度超过设定阈值或湿度超过阈值，开启风扇；否则，关闭风扇。6. 水泵控制（Control_Water_Pump） 如果水位低于设定阈值，开启水泵加水。7. 食物投喂控制（Control_Food_Dispenser） 如果食物量不足，启动继电器进行食物投喂。8. OLED显示更新（Update_Display） 将温湿度、水位、食物量和当前模式等信息显示在OLED屏上。9. 蓝牙控制（Bluetooth_Control） 从蓝牙接收控制命令，切换模式或执行操作（如加水、投喂）。

1. 项目开发背景1.1 项目背景随着城市化进程的不断推进，建筑物能源消耗问题日益突出，尤其是办公室、教室等公共场所的照明系统在无人的情况下仍然长时间处于开启状态，导致了不必要的能源浪费。因此，设计一款节能照明系统，以减少能源浪费，实现智能化管理，已经成为许多建筑项目和智能家居中的必要组成部分。传统的照明控制系统往往依赖人工手动开关，这不仅增加了能源浪费，也容易出现因为忘记关灯而产生的资源浪费。此外，随着LED照明技术的成熟，亮度调节、色温调节和定时控制等功能成为了现代照明控制系统中的关键需求。本项目基于STM32单片机设计一款教室节能照明系统，结合人体红外传感器、光敏传感器、蓝牙控制、液晶显示屏和华为云物联网平台，旨在实现智能化、节能化的照明控制。该系统不仅能够根据教室内的人员数量智能开关灯，还可以根据外界光线变化自动调节灯光亮度，并支持手动调节亮度和灯光颜色。同时，通过蓝牙模块与手机APP连接，实现远程控制功能，进一步提升使用便捷性。1.2 项目目标• 通过人体红外传感器判断环境是否有人，当有人时自动开启灯光，没人时自动关闭灯光。• 利用光敏传感器采集环境光照强度，自动调节LED灯条的亮度，以适应当前环境的光线变化。• 通过按键控制不同的功能，如自动/手动模式切换、亮度调节、灯色变化、定时关灯等。• 实现液晶显示，实时显示系统的工作状态、环境光线、当前亮度等信息。• 通过蓝牙模块与手机APP连接，进行灯光的远程控制。• 支持数据上云，连接华为云物联网平台，上传灯光控制数据并进行数据存储与历史分析。2. 设计实现的功能2.1 功能概述• 智能灯光控制：当人体红外传感器检测到有人时，自动开启灯光；当无人时自动关闭灯光。• 亮度调节：通过光敏传感器实时监测环境光线强度，自动调节LED灯条的亮度，确保室内光线适宜。• 模式选择与控制：通过按键选择灯光控制模式（自动/手动）、亮度调节、灯光颜色切换（白光/黄光/暖白）、定时关灯等功能。• 液晶显示：实时显示当前模式、环境光线强度、当前亮度、灯光颜色等信息。• 蓝牙控制：通过HC-05蓝牙模块实现与手机APP的无线通信，用户可以通过APP远程控制灯光的开关、亮度、定时等。• 云端数据上传：通过WIFI模块和MQTT协议将设备数据上传至华为云物联网平台，进行数据存储、历史数据展示和分析。• 服务器功能：采用Python作为后端开发语言，接收物联网平台传输的设备数据，并通过HTML页面展示和控制设备状态。2.2 系统功能总结表功能模块描述输入输出人体红外传感器判断当前是否有人员进入教室红外传感器信号自动开关灯光敏传感器采集环境光线强度并调节灯光亮度环境光线强度调节LED灯光亮度按键控制用户通过按键选择不同模式与功能，如自动/手动模式、亮度调节等按键输入控制灯光亮度、模式、定时等液晶显示显示系统状态、光线强度、当前亮度、模式等传感器数据实时显示数据蓝牙控制通过手机APP控制灯光功能蓝牙信号控制灯光的开关、亮度等云端数据上传将设备数据上传至华为云物联网平台设备传感器数据云端数据存储与展示服务器管理后端服务器接收并展示数据，支持设备状态控制设备数据可视化网页、设备控制3. 项目硬件模块组成3.1 硬件组成1. 主控芯片：STM32F103RCT6• 用于控制整个系统的核心部分，包括各个传感器的读取、信号处理、控制输出、液晶显示等。2. 人体红外传感器• 用于检测教室内是否有人，当检测到人时，发送信号给主控芯片以控制灯光的开关。3. 光敏传感器（LDR）• 用于检测环境的光照强度，根据外界的光照变化自动调节灯光的亮度。4. LED灯条• 通过PWM信号调节灯光的亮度。根据光敏传感器的采集值和控制模式自动调整亮度。5. 按键• 用于控制系统的手动功能，如模式切换、亮度调节、定时控制、灯色变化等。6. HC-05蓝牙模块• 实现与手机APP的无线通信，用于远程控制灯光的开关、亮度调节等。7. 液晶显示屏（LCD）• 用于实时显示当前的工作模式、光线强度、灯光亮度等信息。8. WIFI模块（ESP8266）• 实现WIFI连接和数据上传功能，通过MQTT协议将数据上传至华为云物联网平台。9. 蜂鸣器• 用于提供音频反馈，例如提醒用户操作成功或者警告用户异常情况。10. 电源模块• 提供5V稳定电源，支持整个系统的正常运行。3.2 硬件连接• STM32F103RCT6与传感器连接：通过GPIO引脚连接红外传感器、光敏传感器、按键等模块，并使用ADC进行模拟信号的采集。• LED灯条连接：通过PWM信号调节LED灯条的亮度，GPIO控制灯条的开关。• HC-05蓝牙模块与STM32连接：使用UART通信进行数据传输。• ESP8266与STM32连接：通过UART与STM32通信，负责WIFI连接和数据上传。4. 设计思路4.1 系统设计1. 系统初始化：• 系统上电后，STM32F103RCT6主控芯片初始化所有外设：红外传感器、光敏传感器、LED灯条、按键、LCD显示屏等模块。2. 模式判断与控制：• 通过按键选择自动模式或手动模式。• 在自动模式下，系统根据红外传感器判断是否有人，当有人的时候开启灯光，没人时关闭灯光；同时，系统根据光敏传感器采集的光线亮度自动调节LED灯条的亮度。• 在手动模式下，用户可以通过按键或蓝牙APP手动调节亮度、灯色等。3. 数据上传与云端管理：• 系统通过ESP8266与华为云物联网平台进行连接，定期上传设备状态数据，包括当前的亮度、光线强度、模式、开关状态等。4. 手机APP控制：• 用户可以通过蓝牙与系统通信，远程控制灯光的开关、亮度、模式等。4.2 软件设计1. 主循环：• 监测各个传感器的输入信号，并根据模式选择进行不同的控制。• 根据按键输入切换模式，调节亮度，控制灯光的开关等。• 将实时数据上传至华为云物联网平台。2. 灯光调节算法：• 基于光敏传感器的值，采用线性映射关系调整LED灯条的亮度，确保环境光线适宜。3. MQTT协议实现：• 通过WIFI模块与物联网平台连接，使用MQTT协议进行数据上传和设备状态控制。5. 使用的模块技术详情介绍5.1 STM32F103RCT6STM32F103RCT6是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，具有较强的处理能力和丰富的外设支持，适合用于本项目中进行传感器数据采集、信号处理及控制任务。5.2 HC-05蓝牙模块HC-05是一款低功耗蓝牙模块，支持串口通信，可以通过蓝牙与手机APP进行数据交换。适用于本项目中的无线控制功能。5.3 ESP8266 WIFI模块ESP8266是一款集成了TCP/IP协议栈的低成本Wi-Fi模块，通过UART与STM32通信，负责将设备的数据上传至云平台。5.4 光敏传感器（LDR）光敏传感器是一种能够根据光照强度变化输出相应电压的传感器，用于采集当前环境的光线强度，以实现灯光亮度的自动调节。6. 总结6.1 系统优势• 节能高效：通过人体红外传感器和光敏传感器智能控制灯光开关和亮度调节，有效降低能源浪费。• 智能化：通过按键和手机APP远程控制，系统能够根据不同需求灵活调节，实现自动化管理。• 云端管理：支持数据上传至云端，用户可以通过网页查看历史数据并进行控制。6.2 后续改进• 扩展功能：未来可以加入更多传感器，如温湿度传感器、PM2.5传感器等，以实现更全面的环境监测。• 移动端优化：进一步优化手机APP的用户体验，增加更多控制功能。7. STM32程序设计在本项目中，已经完成了其他模块的代码（如红外传感器、光敏传感器、LED灯控制、按键控制、蓝牙通信等模块的功能实现），下面给出一个完整的 main.c 文件，该文件主要实现了STM32单片机的主程序功能，并与各子模块进行连接和交互。STM32 main.c 示例代码#include "stm32f1xx_hal.h" #include "lcd.h" #include "sensor.h" #include "led_control.h" #include "keypad.h" #include "bluetooth.h" #include "mqtt.h" // 定义一些常量 #define TEMPERATURE_THRESHOLD 37.3 // 高温报警阈值（假设单位为摄氏度） #define AUTO_MODE 1 #define MANUAL_MODE 2 // 定义全局变量 uint8_t current_mode = AUTO_MODE; // 当前工作模式（自动模式为1，手动模式为2） uint8_t light_status = 0; // 当前灯光状态（0：关，1：开） uint8_t light_brightness = 50; // 当前灯光亮度（0到100） uint8_t light_color = 1; // 当前灯光颜色（1：白色，2：黄色，3：暖白色） // 定义系统状态 float ambient_light = 0.0; // 当前环境光强度（从光敏传感器获取） uint8_t is_person_present = 0; // 是否有人员进入（从红外传感器获取） float current_temperature = 0.0; // 当前检测温度（从温度传感器获取） // 函数声明 void System_Init(void); void System_Update(void); void Mode_Switch(uint8_t mode); void Light_Control(void); void Bluetooth_Control(void); void Upload_Data_To_Cloud(void); // 主函数 int main(void) { // 初始化系统 HAL_Init(); System_Init(); // 主循环 while (1) { // 1. 获取传感器数据 ambient_light = Get_Ambient_Light(); // 获取环境光线强度 is_person_present = Get_Person_Present(); // 获取红外传感器状态 current_temperature = Get_Temperature(); // 获取当前温度 // 2. 根据工作模式控制灯光 Light_Control(); // 3. 根据按键进行控制 current_mode = Keypad_Scan(); // 扫描按键，获取用户输入的模式选择 // 4. 蓝牙控制 Bluetooth_Control(); // 检查是否有蓝牙控制信号 // 5. 上传数据到云 Upload_Data_To_Cloud(); } } // 系统初始化 void System_Init(void) { // 初始化外设 HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 按键、LED等的GPIO初始化 LCD_Init(); // 初始化LCD显示 Sensor_Init(); // 初始化传感器 Bluetooth_Init(); // 初始化蓝牙模块 MQTT_Init(); // 初始化MQTT客户端（物联网上传） HAL_UART_Init(&huart1); // 初始化串口，用于蓝牙和调试 } // 系统更新函数：根据传感器数据动态控制系统状态 void System_Update(void) { // 获取传感器数据 ambient_light = Get_Ambient_Light(); is_person_present = Get_Person_Present(); current_temperature = Get_Temperature(); // 控制灯光的开关和亮度 if (current_mode == AUTO_MODE) { if (is_person_present) { // 如果有人的话，开启灯光 if (!light_status) { Turn_On_Light(); // 开灯 light_status = 1; } } else { // 如果没人，关闭灯光 if (light_status) { Turn_Off_Light(); // 关灯 light_status = 0; } } // 调节灯光亮度 light_brightness = (uint8_t)(100 - ambient_light); // 假设光敏传感器值为0-100，亮度值反比 Set_Light_Brightness(light_brightness); } else if (current_mode == MANUAL_MODE) { // 手动模式下，允许用户控制灯光的亮度和颜色 light_brightness = Keypad_Get_Brightness(); // 获取用户设置的亮度 light_color = Keypad_Get_Color(); // 获取用户设置的颜色 Set_Light_Brightness(light_brightness); Set_Light_Color(light_color); } // 温度检测 if (current_temperature > TEMPERATURE_THRESHOLD) { Beep(); // 蜂鸣器报警 LCD_Display_String("High Temperature Alert!"); // 显示温度警告信息 } else { LCD_Clear(); } } // 灯光控制函数 void Light_Control(void) { // 自动模式下灯光的开关与亮度调节 if (current_mode == AUTO_MODE) { if (is_person_present) { if (!light_status) { Turn_On_Light(); light_status = 1; } } else { if (light_status) { Turn_Off_Light(); light_status = 0; } } } } // 蓝牙控制 void Bluetooth_Control(void) { uint8_t command = Bluetooth_Receive_Command(); if (command != 0) { // 根据接收到的蓝牙命令进行控制 if (command == 1) // 开灯 { Turn_On_Light(); light_status = 1; } else if (command == 2) // 关灯 { Turn_Off_Light(); light_status = 0; } else if (command == 3) // 调节亮度 { light_brightness = Bluetooth_Get_Brightness(); Set_Light_Brightness(light_brightness); } } } // 上传数据到云 void Upload_Data_To_Cloud(void) { // 使用MQTT协议上传数据到华为云物联网平台 char message[100]; snprintf(message, sizeof(message), "Light: %d, Brightness: %d, Temp: %.2f, Person: %d", light_status, light_brightness, current_temperature, is_person_present); MQTT_Publish("lighting_system/data", message); }代码分析1. 系统初始化 (System_Init)：• 初始化了系统中所有的硬件，包括LCD显示、传感器、蓝牙模块、MQTT客户端等。2. 传感器数据采集 (System_Update)：• 获取各个传感器（如红外传感器、光敏传感器、温度传感器）的数据，并根据自动/手动模式控制灯光的开关和亮度。• 若温度超过设定阈值（37.3℃），触发蜂鸣器报警并在LCD显示上显示警告。3. 灯光控制 (Light_Control)：• 在自动模式下，系统根据红外传感器的状态（是否有人员进入）自动控制灯光的开关，同时根据环境光强度调节灯光亮度。4. 蓝牙控制 (Bluetooth_Control)：• 通过蓝牙模块与手机APP进行通信，接收并执行控制命令（如开关灯、调节亮度等）。5. 数据上传 (Upload_Data_To_Cloud)：• 通过MQTT协议将系统数据上传到华为云物联网平台，用于远程数据存储与分析。结语这段代码实现了一个基于STM32的教室节能照明系统的核心功能，集成了人体红外传感器、光敏传感器、蓝牙控制、温度监测、MQTT物联网上传等模块。可以根据不同的环境需求自动调整灯光状态，同时还支持手动调节和远程控制。

项目开发背景随着社会的发展和城市化进程的加快，各类公共场所的安全管理显得尤为重要。特别是在机场、火车站、商场、医院等场所，如何在保证安全的前提下，提高通行效率，减少排队等待时间，成为了智能化安检系统的重要课题。人流量统计系统作为现代智能安检系统的重要组成部分，能够实时掌握场所内的人员流动情况，提供更加精确的流量预测，帮助安保人员做出快速响应。利用物联网技术、传感器技术、数据存储与分析技术，能够为人流量的实时监控与预警提供有力支持。本项目设计一个基于STM32单片机的智能人流量统计系统，通过高效的传感器数据采集和智能化分析，实现场所内人员流动的实时监控、体温检测、队列时间预测等功能，确保安全的同时提升通行效率，并通过物联网平台实现数据存储与远程监控。设计实现的功能该智能人流量统计系统设计实现的功能如下：1. 入场与出场人数统计：利用红外激光传感器，分别在入口和出口处检测并统计人员的流入和流出数量。2. 队列通过时间统计：根据每个人经过时间（30秒）和队列人数，估算队列通过所需的总时间，提供给工作人员进行动态调度。3. 液晶屏显示：通过LCD液晶显示屏实时显示当前场所内的人员数量以及预计的排队时间。4. 体温检测与报警：通过非接触式红外测温传感器检测进入人员的体温，当体温超过37.3°C时，启用蜂鸣器进行报警，并显示体温信息。5. 语音播报：检测到人员进入时，系统自动启用语音播报模块，提示“请拿好随身包裹排队过安检”；当无人员时，自动关闭播报功能，避免噪音干扰。6. 数据上传与云存储：通过WIFI模块与华为云物联网平台进行连接，利用MQTT协议将数据上传至云端，支持数据存储、分析及历史数据回溯。7. 网页端展示：后端服务器通过Python技术实现数据拉取，设计HTML前端页面，以可视化的形式展示实时数据，支持浏览器访问。项目硬件模块组成1. 主控芯片：STM32F103• STM32F103单片机作为主控芯片，具有高性能、低功耗的特点，内置多种外设接口，能够灵活地连接各类传感器和模块，处理复杂的传感数据并进行控制操作。2. 红外激光传感器• 用于检测进出场所的人流量，红外激光传感器具备较高的精度和响应速度，适合安检场所的高密度人员检测。3. 非接触式红外测温传感器• 用于检测进场人员的体温，及时发现体温异常的人员。该传感器具备非接触式、高精度、快速响应等优点。4. LCD液晶显示屏• 用于实时显示当前的人员流动情况，包括当前人数、队列通过时间、人员体温等信息，简洁直观地展示关键信息。5. 蜂鸣器• 用于体温异常报警，发出警示音提示工作人员。6. 语音播报模块• 用于人员进入时自动播报语音提示，提高通行效率，避免人工干预。7. WIFI模块（ESP8266）• 用于与云平台连接，通过MQTT协议上传实时数据，支持物联网云平台的数据存储和分析。8. 华为云物联网平台• 提供数据存储与云端展示，用户可以通过PC端或手机端进行实时查看和远程管理。9. 电源管理模块• 提供5V稳定电源，为系统的所有模块供电。设计思路1. 硬件设计本系统的硬件设计以STM32F103为主控芯片，其他各类传感器和模块通过SPI、I2C、UART等通信方式与STM32单片机连接。主要模块的接口和工作原理如下：• 红外激光传感器：分别安装在入口和出口处，通过检测激光束的中断情况来统计入场与出场人员的数量。• 非接触式红外测温传感器：连接至STM32的ADC接口，用于检测人员体温，超标时触发蜂鸣器报警。• LCD液晶显示屏：通过SPI接口与STM32连接，用于显示当前人员统计信息和预计排队时间。• 语音播报模块：采用GPIO控制，通过播放预设的语音提示来引导进入人员。• WIFI模块：通过UART与STM32连接，用于与华为云物联网平台通信，将数据实时上传到云端。• 蜂鸣器：连接到STM32的GPIO口，当体温超标时，蜂鸣器发出报警声。2. 软件设计软件设计分为以下几个模块：• 传感器数据采集模块：定期读取红外激光传感器、体温传感器等数据，并进行数据处理与分析。• 队列时间计算模块：根据已知的每人通行时间（30秒），结合当前队列人数，计算预计的队列通过时间。• 数据上传模块：通过WIFI模块，将采集的数据（包括入场、出场人数、体温、预计排队时间等）上传到华为云物联网平台。• 显示模块：实时更新液晶显示屏，显示当前场内人数、体温等信息，并根据传感器反馈的信息动态显示。• 报警模块：当体温超标时，启用蜂鸣器报警，并通过语音播报模块播报提示语。3. 云平台数据管理通过物联网平台实现数据的存储和分析。设备将实时采集的数据上传到云端，云端服务器通过API接口获取数据并存储。用户可以通过浏览器访问前端页面，查看当前场所的人员流动情况、体温异常警报、历史数据分析等。4. 网页展示与远程监控通过Python开发后端服务器，利用HTML、CSS和JavaScript技术设计前端展示页面，实时展示各项数据，并支持报警提示。用户可以通过电脑或手机访问网页，查看场所的实时数据并进行远程监控。系统功能总结功能编号功能描述技术实现1入场与出场人数统计红外激光传感器检测入口与出口处的人员进出情况2队列通过时间统计根据队列人数与每人通过的时间进行预测3实时显示人流量数据LCD液晶显示屏显示当前人数、预计排队时间等信息4体温检测与报警非接触式红外测温传感器检测体温，超过37.3°C报警5语音播报模块语音播报提示入场人员，检测到无人时自动关闭6数据上传与云存储通过WIFI模块连接华为云物联网平台上传数据7数据可视化展示后端Python服务器拉取云端数据，HTML前端展示使用的模块的技术详情介绍1. STM32F103STM32F103系列单片机基于ARM Cortex-M3内核，具有丰富的外设接口，适用于各种实时性要求高的应用。其工作频率最高可达到72MHz，具有较强的计算能力和较低的功耗，非常适合本项目中的多任务并行处理需求。2. 红外激光传感器红外激光传感器通过发射和接收红外激光束来检测物体的穿越。当有物体穿越激光束时，传感器会检测到光的中断，从而实现人员的统计。该传感器具有较高的精度和响应速度，适合高密度环境中的实时检测。3. 非接触式红外测温传感器该传感器通过红外线探测物体（如人体）的温度，具有非接触式、高精度和快速响应的特点，非常适合公共场所的体温筛查。4. ESP8266 WIFI模块ESP8266是一个低成本的WIFI模块，集成了完整的TCP/IP协议栈，可通过AT指令控制，方便与STM32进行通信。通过WIFI，ESP8266能够将采集到的数据上传到云端，实现远程监控。总结本项目基于STM32单片机开发的智能人流量统计系统，成功集成了红外激光传感器、红外测温传感器、语音播报模块、WIFI模块等多种硬件模块，结合物联网技术，实现了实时数据采集、云存储和可视化展示功能。该系统不仅能够实时监控安检场所的人流量，还能有效预警体温异常，为安检人员提供及时的处理信息，确保公共安全和流通效率。通过本项目的设计与实现，体现了STM32单片机在智能安检系统中的强大功能，同时也展示了物联网技术在实际应用中的巨大潜力。STM32代码设计下面是基于STM32单片机的安检场所智能人流量统计系统的main.c代码示例。在本代码中，重点是如何将这些模块结合起来，处理数据，显示信息并上传到物联网平台。#include "stm32f10x.h" #include "lcd.h" #include "temperature_sensor.h" // 非接触式红外测温传感器接口 #include "infrared_sensor.h" // 红外激光传感器接口 #include "wifi.h" // WIFI模块接口 #include "buzzer.h" // 蜂鸣器接口 #include "voice_prompt.h" // 语音播报接口 #include "mqtt.h" // MQTT接口 #define MAX_PEOPLE_IN 100 // 最大允许人数 #define MAX_PEOPLE_OUT 100 // 最大允许人数 uint16_t people_in_count = 0; // 当前进入人数 uint16_t people_out_count = 0; // 当前离开人数 uint16_t current_people_count = 0; // 当前场内人数 float current_temperature = 0.0; // 当前体温 uint16_t queue_time = 0; // 队列通过时间（秒） // 外部函数声明 extern void InfraredSensor_Init(void); extern uint8_t Read_InfraredSensor_Entrance(void); extern uint8_t Read_InfraredSensor_Exit(void); extern void TemperatureSensor_Init(void); extern float Read_Temperature(void); extern void LCD_Init(void); extern void LCD_Display_Info(uint16_t people_count, uint16_t time, float temp); extern void Buzzer_Alert(void); extern void Voice_Prompt_Init(void); extern void Voice_Prompt_Say(char *message); extern void WiFi_Init(void); extern void MQTT_Init(void); extern void MQTT_Send_Data(char *topic, char *data); void System_Init(void) { // 初始化硬件模块 LCD_Init(); InfraredSensor_Init(); TemperatureSensor_Init(); Voice_Prompt_Init(); WiFi_Init(); MQTT_Init(); } void Display_Info(void) { // 更新LCD显示 LCD_Display_Info(current_people_count, queue_time, current_temperature); } void Update_Queue_Time(void) { // 计算队列通过时间（假设每人通过时间为30秒） queue_time = current_people_count * 30; } void Handle_People_In(void) { if (people_in_count < MAX_PEOPLE_IN) { people_in_count++; current_people_count = people_in_count - people_out_count; Update_Queue_Time(); // 检测体温 current_temperature = Read_Temperature(); if (current_temperature > 37.3) { Buzzer_Alert(); // 体温异常，触发蜂鸣器 Voice_Prompt_Say("体温异常，请注意！"); } else { Voice_Prompt_Say("请拿好随身包裹排队过安检"); } // 上传数据到云 char data[100]; snprintf(data, sizeof(data), "{\"people_in\":%d, \"people_out\":%d, \"temperature\":%.2f}", people_in_count, people_out_count, current_temperature); MQTT_Send_Data("security/people_count", data); } } void Handle_People_Out(void) { if (people_out_count < people_in_count) { people_out_count++; current_people_count = people_in_count - people_out_count; Update_Queue_Time(); } } int main(void) { // 系统初始化 System_Init(); // 主循环 while (1) { // 检测入口 if (Read_InfraredSensor_Entrance()) { Handle_People_In(); } // 检测出口 if (Read_InfraredSensor_Exit()) { Handle_People_Out(); } // 更新信息显示 Display_Info(); } }主要模块功能说明：1. 红外激光传感器模块（入口与出口检测）：• 通过InfraredSensor_Init初始化红外传感器。• 使用Read_InfraredSensor_Entrance和Read_InfraredSensor_Exit函数分别读取入口和出口的红外传感器信号，从而判断人员的进入和离开。2. 非接触式红外测温传感器：• 通过TemperatureSensor_Init初始化红外测温传感器。• 使用Read_Temperature函数获取当前检测人员的体温，如果体温超过37.3度，则触发蜂鸣器警报和语音提示。3. LCD显示模块：• 通过LCD_Init初始化LCD显示屏。• 使用LCD_Display_Info函数实时显示当前场内人数、预计队列通过时间和检测到的体温。4. 蜂鸣器模块：• 通过Buzzer_Alert触发蜂鸣器报警，提醒工作人员体温异常。5. 语音播报模块：• 通过Voice_Prompt_Init初始化语音播报模块。• 使用Voice_Prompt_Say函数进行语音提示，检测到人员进入时播放“请拿好随身包裹排队过安检”，体温异常时播放“体温异常，请注意！”。6. WIFI和MQTT模块：• 通过WiFi_Init初始化WIFI模块。• 通过MQTT_Init初始化MQTT客户端，连接到物联网服务器。• 使用MQTT_Send_Data函数将实时数据（如入场人数、出场人数、体温等）上传到华为云物联网平台。7. 队列时间统计：• 每当人员进场或离场时，计算队列通过的时间。每个进场人员假定通过时间为30秒，计算并更新预计的队列通过时间。函数说明：• System_Init: 初始化所有硬件模块，包括LCD、传感器、语音播报、WIFI、MQTT等。• Display_Info: 更新LCD显示，显示当前场内人数、队列时间和体温信息。• Update_Queue_Time: 更新队列通过的时间（假设每个人通过时间为30秒）。• Handle_People_In: 处理进入人员的统计，检测体温，上传数据到物联网云端。• Handle_People_Out: 处理离开人员的统计，更新当前场内人数。• main: 主函数，控制整个系统的运行，定期读取传感器数据并处理。结束语：这段代码为安检场所智能人流量统计系统提供了核心功能的实现，包括人员流动统计、体温检测、实时显示、语音播报、数据上传等。各子模块已经假设是独立实现并正常工作的，系统通过STM32单片机进行高效的控制与数据处理。

什么是ESP8266？ESP8266 是一款由中国乐鑫科技（Espressif Systems）推出的低成本、低功耗的Wi-Fi模块。它基于Tensilica的L106微处理器，并且内置Wi-Fi功能，适用于物联网（IoT）设备开发。ESP8266 可以通过AT指令集进行控制，支持与各种硬件平台（如STM32、Arduino等）通信，因此被广泛应用于智能家居、传感器监控、无线通信等领域。ESP8266支持多种工作模式，包括：• STA模式：作为Wi-Fi客户端连接到无线局域网（WIFI）。• AP模式：作为Wi-Fi接入点，为其他设备提供无线网络。• STA+AP模式：同时作为Wi-Fi客户端和接入点工作。ESP8266具备强大的功能，常见的通信协议有HTTP、TCP/IP、MQTT等，其中MQTT协议因其轻量级和高效的特性，在物联网应用中得到了广泛使用。与单片机如何接线？ESP8266 通常通过串口（UART）与单片机（如STM32、Arduino等）进行通信。在实际连接时，常用的是ESP8266的TX（发送）和RX（接收）引脚与单片机的串口RX和TX引脚连接。此外，ESP8266需要提供足够的电源，一般为3.3V电压。以下是基本的接线方式：ESP8266引脚单片机引脚说明VCC3.3V连接至3.3V电源GNDGND连接至地RXTX (单片机)连接单片机的串口TX引脚TXRX (单片机)连接单片机的串口RX引脚CH_PD3.3V使能引脚，需连接至3.3V供电RSTGPIO引脚用于复位（可选接线）注意：• 电压问题：ESP8266的工作电压为3.3V，不要将其直接连接到5V电源，否则可能会损坏模块。• 串口电平转换：部分单片机（如STM32）工作电压为3.3V，但如果你使用的串口是5V电平，可能需要使用电平转换电路，以确保ESP8266能够正常接收数据。ESP8266如何测试是否可以正常工作？要测试ESP8266是否正常工作，最简单的方式是通过AT指令进行通讯测试。具体步骤如下：1. 硬件连接：确保ESP8266已经正确接线并接入到单片机的串口（TX/RX引脚连接正确）。2. 串口通信工具：使用串口调试工具（如Tera Term、Hyperterminal等），或者使用单片机的UART端口发送和接收数据。3. 配置波特率：常见的ESP8266波特率为115200或9600（取决于固件版本和配置），在串口调试工具中设置正确的波特率。4. 发送AT指令：打开串口调试工具，输入以下AT指令并回车，测试ESP8266是否正常响应：AT // 查询是否能连接并获得响应正常情况下，ESP8266会返回OK，如果没有响应，检查硬件连接是否正确，确保ESP8266已正确上电并且串口连接正常。5. 其他测试指令：通过以下指令，可以进一步检查ESP8266的状态：• AT+GMR：查询ESP8266的固件版本。• AT+CWMODE?：查询ESP8266当前的工作模式。• AT+CWLAP：扫描可用的Wi-Fi网络。• AT+CWJAP="SSID","password"：连接Wi-Fi网络。如果ESP8266正常工作，它会返回相应的响应信息。ESP8266常用的AT指令ESP8266使用AT指令进行配置和控制，下面是一些常用的AT指令及其功能：AT指令说明AT检查ESP8266是否正常工作，若正常返回OK。AT+GMR查询ESP8266的固件版本。AT+CWMODE=1设置ESP8266为STA模式（客户端模式）。AT+CWMODE=2设置ESP8266为AP模式（接入点模式）。AT+CWMODE=3设置ESP8266为STA+AP模式（同时作为客户端和接入点）。AT+CWLAP扫描周围的Wi-Fi网络，返回可用的Wi-Fi网络列表。AT+CWJAP="SSID","password"连接指定的Wi-Fi网络，使用SSID和password。AT+CIFSR查询ESP8266的IP地址。AT+CWQAP断开当前连接的Wi-Fi网络。AT+PING="IP_address"测试ESP8266是否能够访问指定的IP地址。AT+RST重启ESP8266。ESP8266的MQTT固件指令ESP8266的MQTT功能可以通过AT指令进行配置，以下是与MQTT相关的常用AT指令：AT指令说明AT+MQTTUSERCFG=0,1,"username","password",0,0设置MQTT服务器的用户名和密码。AT+MQTTCONN="server_address",port连接MQTT服务器，指定服务器地址和端口。AT+MQTTSUB="topic",1订阅指定的主题（topic）。AT+MQTTPUB="topic","message",0,1发布消息到指定的主题（topic）。AT+MQTTUNSUB="topic"取消订阅指定的主题（topic）。AT+MQTTDISCONN断开MQTT连接。示例：通过AT指令连接MQTT物联网服务器，可以按以下步骤进行：1. 设置MQTT服务器配置： 连接Wi-Fi后，使用AT+MQTTUSERCFG指令配置MQTT服务器的用户名、密码和相关参数：AT+MQTTUSERCFG=0,1,"mqtt_username","mqtt_password",0,02. 连接MQTT服务器： 使用AT+MQTTCONN指令连接到MQTT服务器：AT+MQTTCONN="mqtt.eclipse.org",1883这将连接到mqtt.eclipse.org服务器，端口为1883。3. 订阅主题： 使用AT+MQTTSUB指令订阅一个主题：AT+MQTTSUB="home/temperature",1这将订阅主题home/temperature，并且在接收到该主题的消息时进行处理。4. 发布消息： 使用AT+MQTTPUB指令发布消息到MQTT服务器：AT+MQTTPUB="home/temperature","25.6",0,1这将发布一个消息25.6到home/temperature主题。5. 断开MQTT连接： 使用AT+MQTTDISCONN断开MQTT连接：AT+MQTTDISCONNESP8266如何使用MQTT固件AT指令连接MQTT物联网服务器将ESP8266与MQTT服务器连接起来通常需要完成以下步骤：1. 连接Wi-Fi网络： 使用AT+CWMODE=1设置ESP8266为STA模式，然后使用AT+CWJAP="SSID","password"指令连接到Wi-Fi网络。2. 连接MQTT服务器： 使用AT+MQTTCONN="server_address",port指令连接到MQTT物联网服务器，如：AT+MQTTCONN="mqtt.eclipse.org",18833. 订阅主题： 通过AT+MQTTSUB指令订阅指定主题，以便接收来自MQTT服务器的消息。AT+MQTTSUB="home/temperature",14. 发布消息： 使用AT+MQTTPUB指令将数据发送到MQTT服务器的主题：AT+MQTTPUB="home/temperature","25.6",0,15. 断开连接： 使用AT+MQTTDISCONN指令断开与MQTT服务器的连接。AT+MQTTDISCONN通过这些步骤，ESP8266能够成功连接到MQTT物联网服务器，进行数据发布与订阅。

目录1. 项目开发背景2. 设计实现的功能3. 项目硬件模块组成4. 设计思路5. 系统功能总结6. 使用的模块的技术详情介绍7. 总结1. 项目开发背景随着工业化和现代化的进程，尤其是在制造业、食品业、医药业等行业，仓库环境的监控和管理成为了至关重要的一环。尤其是在存储易腐品、药品、电子产品等货物时，温度、湿度、气体浓度等环境参数的异常变化可能导致物品的质量和安全性问题。为了保证仓库内物品的安全存储，及时发现环境参数异常并采取必要措施，仓库环境监测系统应运而生。传统的环境监测方式往往依赖人工检查或简单的环境检测设备，但这些方式往往难以实现实时监控与自动预警。物联网技术的发展为仓库环境监控系统提供了更加智能、高效、实时的数据采集、传输和处理手段。本项目基于STM32微控制器设计一个环境监测与预警系统，具备温湿度监测、气体检测、墙壁水汽检测、蜂鸣器报警、通风控制等功能，支持数据上传至华为云物联网平台并通过网页实现数据可视化与控制。本项目不仅满足了传统环境监测的需求，还通过物联网和大数据分析提升了仓库管理的效率和智能化水平，具有重要的实际应用价值。2. 设计实现的功能本项目设计的仓库环境监测与预警系统的主要功能如下：1. 环境温度和湿度检测 使用SHT30温湿度传感器实时监测仓库内的环境温度和湿度，并通过显示屏和云平台实时展示。2. 二氧化碳浓度检测 使用SGP30传感器检测仓库内的二氧化碳浓度，提供空气质量监测功能。3. 墙壁水汽检测 安装雨滴传感器以检测墙壁或角落的水汽情况，当水汽超标时，通过蜂鸣器进行报警。4. 可燃气体检测 使用MQ9气体传感器检测仓库内的一氧化碳、甲烷等可燃气体浓度，当检测到气体浓度超标时，触发蜂鸣器报警。5. 通风风扇控制 使用继电器控制通风风扇的启停，用户可以手动按键开启或关闭风扇，确保仓库通风良好。6. 报警功能 当环境参数不符合设定要求时，系统通过蜂鸣器报警并在可视化大屏上显示报警信息，通知工作人员及时处理。7. 可视化大屏显示 使用1.44寸LCD显示屏显示温湿度、二氧化碳浓度、气体浓度、墙壁水汽等环境数据。8. 数据上传与云平台显示 系统通过ESP8266模块连接Wi-Fi，将数据通过MQTT协议上传到华为云物联网平台，实时显示数据，并支持历史数据查询和分析。9. Web端数据可视化与控制 使用Python编写后端服务器，接收从华为云物联网平台转发的数据，并通过HTML前端页面展示实时数据与报警状态，用户可通过Web页面进行控制操作。10. 数据存储与分析 服务器支持本地存储数据，并通过云平台的数据存储与分析功能，提供环境参数历史数据的查看与分析，辅助决策与管理。3. 项目硬件模块组成本项目所使用的硬件模块如下：1. 主控芯片：STM32F103RCT6• 主要负责系统的控制与数据处理，协调各个模块的工作。• 具有丰富的IO口、USART接口、PWM输出等功能，适合本项目的多传感器数据采集和控制需求。2. 温湿度传感器：SHT30• 用于检测仓库内的环境温度和湿度。• 具有高精度和稳定性，通过I2C接口与STM32通信。3. 二氧化碳浓度传感器：SGP30• 用于检测仓库内的二氧化碳浓度，具有较高的检测精度。• 同样采用I2C接口进行数据通信。4. 可燃气体传感器：MQ9• 用于检测仓库内一氧化碳、甲烷等气体的浓度。• 通过模拟输出与STM32进行通信。5. 雨滴传感器• 用于检测墙壁或角落的水汽情况。• 安装在墙壁或角落，如果检测到水汽，则通过蜂鸣器进行报警。6. 蜂鸣器• 用于报警，当环境参数不符合要求时，蜂鸣器发出声音提醒。7. 通风风扇：继电器控制• 用于控制通风风扇的开关，通过继电器与STM32连接。8. Wi-Fi模块：ESP8266• 用于与本地网络连接，将采集到的环境数据上传到华为云物联网平台。• 支持MQTT协议，用于数据上传。9. 显示屏：1.44寸LCD• 显示当前仓库的环境数据，包括温湿度、二氧化碳浓度、气体浓度等。10. 电源模块：5V 2A外部稳压模块• 为系统提供稳定的电源。4. 设计思路4.1 系统架构本系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分主要包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、可燃气体传感器、雨滴传感器、蜂鸣器、Wi-Fi模块等。系统使用STM32F103RCT6作为主控芯片，通过I2C、GPIO、PWM等接口与传感器和执行器连接。系统通过ESP8266 Wi-Fi模块实现数据无线传输，数据通过MQTT协议上传至华为云物联网平台。云端平台负责数据存储和历史数据分析，同时提供API接口供本地服务器拉取数据。通过Web页面，用户可以查看实时环境数据并进行控制操作。4.2 数据采集与处理• 温湿度检测：使用SHT30传感器实时采集仓库内的环境温度和湿度，STM32通过I2C接口与SHT30通信，获取数据并进行处理。• 气体检测：通过MQ9传感器获取一氧化碳等气体的浓度，当浓度超标时触发报警。• 墙壁水汽检测：雨滴传感器监测墙壁或角落的水汽，当水汽超标时，蜂鸣器报警。• 二氧化碳浓度检测：SGP30传感器监测二氧化碳浓度。4.3 报警与控制• 蜂鸣器报警：当检测到温湿度、气体浓度、墙壁水汽等不符合要求时，蜂鸣器发出报警声音。• 风扇控制：通过继电器控制通风风扇的启停，确保仓库内空气流通。• 按键控制：用户可以通过按键手动启动或关闭风扇。4.4 数据上传与可视化• 云数据上传：数据通过ESP8266模块通过Wi-Fi上传到华为云物联网平台，使用MQTT协议实现数据传输。• Web端可视化：后端服务器使用Python开发，前端使用HTML5展示实时数据、报警信息和控制界面。5. 系统功能总结功能模块描述环境温湿度检测通过SHT30传感器检测温湿度数据二氧化碳浓度检测通过SGP30传感器检测二氧化碳浓度可燃气体检测通过MQ9传感器检测一氧化碳、甲烷等气体浓度墙壁水汽检测通过雨滴传感器检测水汽情况报警功能超过设定阈值时蜂鸣器报警风扇控制通过继电器控制风扇启停数据上传通过Wi-Fi模块和MQTT协议上传数据至云平台 | | Web端可视化 | 通过Web前端展示数据、报警信息及控制操作 |6. 使用的模块的技术详情介绍6.1 SHT30 温湿度传感器• 工作原理：SHT30是一款数字输出型温湿度传感器，采用I2C协议与STM32通信。具有高精度、低功耗的特点，适合长期稳定监测环境条件。6.2 SGP30 二氧化碳传感器• 工作原理：SGP30是一款基于金属氧化物传感器的二氧化碳传感器，采用I2C通信协议，能精确检测空气中的二氧化碳浓度。6.3 MQ9 可燃气体传感器• 工作原理：MQ9是常见的气体传感器，可检测一氧化碳、甲烷等可燃气体。输出模拟信号，STM32通过ADC读取数据，进行气体浓度判断。6.4 雨滴传感器• 工作原理：雨滴传感器检测环境中的水汽，当水汽浓度超标时，通过触发高电平输出控制蜂鸣器报警。6.5 ESP8266 Wi-Fi模块• 工作原理：ESP8266模块提供Wi-Fi无线网络连接，支持通过MQTT协议与云平台进行通信，传输环境数据。6.6 蜂鸣器• 工作原理：蜂鸣器通过接收到高电平信号时发出响声，用于报警通知。7. 总结本项目成功设计并实现了基于STM32的仓库环境监测与预警系统。通过结合多种传感器、Wi-Fi模块以及云平台，能够实时监测仓库内的温湿度、气体浓度、水汽等环境参数，并在出现异常时通过蜂鸣器报警提醒工作人员。同时，系统支持数据上传至云平台，提供实时数据展示和历史数据分析，帮助管理人员更好地了解仓库环境状况，做出决策。该系统具备高效性、智能化、实时性强等特点，具有广泛的应用前景，可以为各类仓储、生产线等环境提供有效的监测和预警保障。8. STM32代码设计以下是基于STM32的仓库环境监测与预警系统的 main.c 文件代码。主程序负责初始化各个模块，进行数据采集，并通过蜂鸣器进行报警，最后通过Wi-Fi上传数据到华为云物联网平台。#include "stm32f1xx_hal.h" #include "stdio.h" #include "string.h" // 引入各传感器模块的头文件 #include "sht30.h" // 温湿度传感器 #include "sgp30.h" // 二氧化碳传感器 #include "mq9.h" // 可燃气体传感器 #include "rain_sensor.h" // 水汽传感器 #include "esp8266.h" // WiFi模块 #include "lcd.h" // LCD显示 #include "relay.h" // 继电器控制风扇 #include "buzzer.h" // 蜂鸣器 // 定义环境监测阈值 #define TEMP_THRESHOLD_HIGH 30 // 高温阈值（单位：℃） #define TEMP_THRESHOLD_LOW 10 // 低温阈值（单位：℃） #define HUMIDITY_THRESHOLD_LOW 30 // 低湿度阈值（单位：%） #define CO_THRESHOLD 10 // 一氧化碳浓度阈值（单位：ppm） #define CO2_THRESHOLD 1000 // 二氧化碳浓度阈值（单位：ppm） #define WATER_VAPOR_THRESHOLD 50 // 水汽浓度阈值（单位：%) UART_HandleTypeDef huart1; // 串口1，用于调试 I2C_HandleTypeDef hi2c1; // I2C1，用于温湿度传感器、SGP30 SPI_HandleTypeDef hspi1; // SPI1，用于LCD显示 WiFi_Module wifi; // Wi-Fi模块 // 函数声明 void SystemClock_Config(void); void MX_GPIO_Init(void); void MX_USART1_UART_Init(void); void MX_I2C1_Init(void); void MX_SPI1_Init(void); void read_environment_data(void); void display_data_on_lcd(float temperature, float humidity, float co2, float co); void send_data_to_cloud(float temperature, float humidity, float co2, float co); void check_alerts(float temperature, float humidity, float co2, float co, int water_vapor); void control_relay(int status); void control_buzzer(int status); int main(void) { // 系统初始化 HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_I2C1_Init(); MX_SPI1_Init(); // 初始化传感器 SHT30_Init(&hi2c1); // 初始化温湿度传感器 SGP30_Init(&hi2c1); // 初始化二氧化碳传感器 MQ9_Init(); // 初始化可燃气体传感器 Rain_Sensor_Init(); // 初始化水汽传感器 ESP8266_Init(&huart1); // 初始化Wi-Fi模块 LCD_Init(&hspi1); // 初始化LCD显示 Buzzer_Init(); // 初始化蜂鸣器 Relay_Init(); // 初始化继电器（风扇控制） // 系统主循环 while (1) { // 读取环境数据 float temperature, humidity, co2, co; int water_vapor; read_environment_data(&temperature, &humidity, &co2, &co, &water_vapor); // 显示数据到LCD display_data_on_lcd(temperature, humidity, co2, co); // 上传数据到云平台 send_data_to_cloud(temperature, humidity, co2, co); // 检查是否需要报警或执行控制 check_alerts(temperature, humidity, co2, co, water_vapor); } } // 读取环境数据（温湿度，CO2浓度，CO浓度，水汽浓度） void read_environment_data(float *temperature, float *humidity, float *co2, float *co, int *water_vapor) { // 获取温湿度数据 *temperature = SHT30_ReadTemperature(); *humidity = SHT30_ReadHumidity(); // 获取CO2浓度数据 *co2 = SGP30_ReadCO2(); // 获取CO浓度数据 *co = MQ9_ReadCO(); // 获取水汽浓度数据 *water_vapor = Rain_Sensor_Read(); } // 将数据显示在LCD屏上 void display_data_on_lcd(float temperature, float humidity, float co2, float co) { char display_buffer[50]; // 显示温湿度数据 sprintf(display_buffer, "Temp: %.2fC Hum: %.2f%%", temperature, humidity); LCD_DisplayStringLine(0, (uint8_t*)display_buffer); // 显示CO2和CO数据 sprintf(display_buffer, "CO2: %.2fppm CO: %.2fppm", co2, co); LCD_DisplayStringLine(1, (uint8_t*)display_buffer); } // 将数据上传到云平台 void send_data_to_cloud(float temperature, float humidity, float co2, float co) { // 将数据通过MQTT协议上传到华为云物联网平台 char payload[200]; sprintf(payload, "{\"temperature\": %.2f, \"humidity\": %.2f, \"co2\": %.2f, \"co\": %.2f}", temperature, humidity, co2, co); ESP8266_MQTT_Publish("warehouse/environment", payload); // 假设该主题用于上传环境数据 } // 检查环境参数，判断是否需要报警或控制 void check_alerts(float temperature, float humidity, float co2, float co, int water_vapor) { // 检查温度 if (temperature > TEMP_THRESHOLD_HIGH || temperature < TEMP_THRESHOLD_LOW) { control_buzzer(1); // 超出温度范围，启动蜂鸣器报警 } // 检查湿度 if (humidity < HUMIDITY_THRESHOLD_LOW) { control_buzzer(1); // 湿度过低，启动蜂鸣器报警 } // 检查二氧化碳浓度 if (co2 > CO2_THRESHOLD) { control_buzzer(1); // 二氧化碳浓度过高，启动蜂鸣器报警 } // 检查可燃气体浓度 if (co > CO_THRESHOLD) { control_buzzer(1); // 可燃气体浓度过高，启动蜂鸣器报警 } // 检查水汽浓度 if (water_vapor > WATER_VAPOR_THRESHOLD) { control_buzzer(1); // 水汽浓度过高，启动蜂鸣器报警 } // 控制风扇（继电器控制） if (temperature > TEMP_THRESHOLD_HIGH) { control_relay(1); // 启动风扇 } else if (temperature < TEMP_THRESHOLD_LOW) { control_relay(0); // 关闭风扇 } } // 控制继电器（风扇） void control_relay(int status) { if (status) { Relay_On(); // 打开风扇 } else { Relay_Off(); // 关闭风扇 } } // 控制蜂鸣器 void control_buzzer(int status) { if (status) { Buzzer_On(); // 启动蜂鸣器报警 } else { Buzzer_Off(); // 关闭蜂鸣器 } }

1. 项目开发背景随着全球对疫苗运输要求的提高，特别是针对温度敏感型药品（如疫苗）的冷链管理，如何保证疫苗在运输过程中的温度、湿度、震动等环境因素的稳定性已成为亟需解决的问题。疫苗运输过程中，任何温度或湿度的异常波动，都可能导致疫苗的效力下降，甚至失效，严重影响公共健康和医疗服务。目前，疫苗运输多依赖传统的人工监控和定期检查，难以实时获取温湿度等数据的变化。随着物联网（IoT）技术的发展，借助智能传感器和远程数据监控系统，可以实时监测疫苗运输过程中的各种环境参数，确保疫苗处于适宜的环境中，提高冷链管理的自动化和智能化水平，减少人为因素对运输质量的影响。本项目旨在设计一个基于物联网的疫苗冷链物流监测系统，运用现代传感器技术、无线数据传输、云平台分析等手段，实现对运输过程中环境状态的实时监控，保证疫苗冷链运输的质量与安全。2. 设计实现的功能本系统设计的主要功能包括温湿度监测、震动监测、环境调节、实时报警、数据传输与存储、定位跟踪及无线控制等。具体功能如下：环境监测：温度监测：实时采集运输环境的温度数据，确保其处于设定的安全范围内。湿度监测：实时采集运输环境的湿度数据，防止湿度过低或过高，保证疫苗运输环境的稳定性。震动监测：检测运输过程中震动的强度，避免疫苗遭受剧烈震动导致的损坏。环境调节：制冷风机控制：当检测到温度高于设定值时，系统自动开启制冷风机进行降温。加湿器控制：当检测到湿度低于设定值时，自动启用加湿器进行补充湿度。报警提示：震动过大时，系统自动启动蜂鸣器，提示驾驶员注意减少行驶震动，保护疫苗。触发设定的温湿度阈值时，系统发送警报信息。数据监控与控制：通过按键设置目标温度、湿度等阈值。显示屏实时显示温度、湿度和震动数据，确保驾驶员清晰掌握运输状态。远程监控与控制：利用WIFI模块将实时数据上传至云平台，并通过手机APP进行远程监控与控制。支持历史数据查询与分析，确保管理人员能够回溯运输历史，发现潜在问题。定位功能：系统集成GPS模块，实时获取运输车辆的位置信息，提供经纬度坐标，便于车辆追踪。云端数据存储与分析：通过MQTT协议将数据上传至华为云物联网平台，提供强大的数据存储与分析能力，确保数据的安全和长期保存。3. 项目硬件模块组成本系统的硬件组成主要包括以下几个模块：STM32F103C8T6 主控芯片：本系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片，具有高性能、低功耗的特点，能够支持复杂的传感器数据采集和处理任务，且兼容多种无线通信方式（如WiFi、蓝牙等）。温湿度传感器：采用DHT22或AM2302等高精度温湿度传感器，用于采集运输环境的温度和湿度数据，精度高、响应速度快，适用于环境监测。震动传感器：选用MEMS加速度传感器，如ADXL345，检测运输过程中的震动强度，以判断是否存在剧烈震动情况。制冷风机与加湿器控制模块：通过继电器控制制冷风机和加湿器的开关，保证温湿度在设定范围内。蜂鸣器模块：用于报警提示，当检测到温湿度异常或震动过大时，发出声音警报，提醒司机注意。WIFI模块：采用ESP8266或ESP32 WIFI模块，通过MQTT协议实现数据的无线传输，将实时数据上传至云平台并支持远程控制。GPS定位模块：使用Neo-6M GPS模块，获取运输车辆的实时位置信息，并将经纬度坐标上传至平台。显示屏模块：采用OLED或LCD显示屏，实时显示温度、湿度、震动等监测数据。按钮输入模块：通过按钮设置温湿度阈值，使用户能够根据实际需求调整监控范围。4. 设计思路系统的设计思路基于物联网（IoT）理念，借助智能传感器采集温湿度、震动等环境数据，通过STM32主控芯片进行数据处理和决策，并通过WIFI模块将数据实时上传至云平台。同时，系统配备制冷风机、加湿器等环境调节装置，能够在检测到环境异常时自动调节环境状态。此外，通过蜂鸣器、显示屏等模块提供本地报警与监控，保证系统操作便捷直观。主要设计流程：数据采集：利用温湿度传感器和震动传感器不断采集当前环境的数据。通过主控芯片STM32F103C8T6进行实时处理。数据处理与决策：在采集到的数据基础上，判断是否超出设定的温湿度阈值，若超出则通过控制模块启动相应设备（如制冷风机或加湿器）进行调节。报警与提示：震动传感器若检测到剧烈震动，系统会触发蜂鸣器报警。若温湿度异常，系统也会通过蜂鸣器发出警报，提示驾驶员。无线通信：通过WIFI模块，利用MQTT协议将实时数据上传至华为云平台，供远程用户实时查看。云端存储与分析：云平台存储数据，提供数据历史查询与分析功能，便于管理人员回溯历史数据。GPS定位功能：实时获取车辆位置，并将经纬度信息上传至平台。控制与监控：通过Android手机APP或Windows电脑端进行远程控制与监控，设定温湿度阈值，查看历史数据等。5. 系统功能总结功能模块说明温湿度监测通过传感器实时采集运输环境的温度与湿度数据，确保符合疫苗运输要求震动监测检测运输过程中是否存在过度震动，保护疫苗不受损坏环境调节自动启用制冷风机或加湿器，调节运输环境的温湿度实时报警温湿度、震动超标时触发蜂鸣器报警，提示驾驶员注意数据采集与上传通过WIFI模块，利用MQTT协议将数据上传至云平台，进行实时监控手机APP控制与监控支持手机APP端查看实时数据、设置阈值及历史数据查询GPS定位实时获取车辆经纬度，监控运输路线与位置数据存储与分析数据上传云平台后进行存储与分析，支持历史数据查看与回溯6. 使用的模块技术详情介绍1. STM32F103C8T6 主控芯片核心：ARM Cortex-M3，具有高效的处理能力。I/O接口：多达37个可编程I/O引脚，支持多种外设。存储：64KB Flash，20KB SRAM，足以支持复杂算法与数据存储。通信接口：支持USART、SPI、I2C等常见通信协议，适用于多种传感器与模块。2. 温湿度传感器 DHT22测量范围：温度-4080°C，湿度0100% RH。精度：温度±0.5°C，湿度±2% RH。通信：单线通信，简化硬件连接。3. 震动传感器 ADXL345测量范围：±2g, ±4g, ±8g, ±16g。精度：提供高达13位分辨率的数据输出。通信：I2C或SPI接口，适用于高速数据传输。4. WIFI模块 ESP8266支持IEEE 802.11 b/g/n。支持TCP/IP协议栈，方便进行数据上传与远程控制。兼容MQTT协议，适合与物联网云平台对接。5. GPS模块 Neo-6M频率：1Hz（可升级至5Hz）。定位精度：通常为±2.5米，支持快速定位与高效数据传输。6. MQTT协议轻量级的消息发布/订阅协议，适合低带宽环境下的设备通信。实现客户端与云平台之间的双向通信。7. 总结本项目设计并实现了一种基于物联网的疫苗冷链物流监测系统，利用STM32主控芯片和多种传感器技术，结合WIFI无线数据传输和云平台存储，实现了温湿度、震动等环境参数的实时监测与调节。系统不仅能够自动控制温湿度调节装置，还能通过蜂鸣器、APP和云平台进行实时报警和远程控制，为疫苗运输提供了高效、安全的解决方案。8.STM32代码设计下面是基于STM32F103C8T6主控芯片的疫苗冷链物流监测系统的main.c代码框架，这个代码实现了温度、湿度、震动等数据采集，温湿度超限控制，蜂鸣器报警，按键设置，以及通过WIFI模块和MQTT协议上传数据到华为云物联网平台。#include "stm32f10x.h" #include "lcd.h" #include "dht11.h" #include "vibration_sensor.h" #include "relay.h" #include "mqtt_client.h" #include "gps.h" #include "button.h" #include "wifi_module.h" ​ // 定义温度、湿度、震动的阈值 #define TEMPERATURE_THRESHOLD 10 // 温度阈值（例如：超过 10°C） #define HUMIDITY_THRESHOLD 50 // 湿度阈值（例如：低于 50%） #define VIBRATION_THRESHOLD 500 // 震动阈值（例如：震动超过 500） ​ // 定义设备状态结构体 typedef struct { float temperature; float humidity; int vibration; float latitude; float longitude; } DeviceData; ​ // 初始化系统 void System_Init(void) { // 初始化LCD显示 LCD_Init(); // 初始化温湿度传感器 DHT11_Init(); // 初始化震动传感器 Vibration_Init(); // 初始化蜂鸣器 Relay_Init(); // 初始化按钮输入 Button_Init(); // 初始化GPS模块 GPS_Init(); // 初始化WiFi模块 WiFi_Init(); // 初始化MQTT客户端 MQTT_Init(); } ​ // 显示当前状态 void Display_Status(DeviceData *data) { LCD_Clear(); LCD_Printf("Temperature: %.2f C", data->temperature); LCD_Printf("Humidity: %.2f %%", data->humidity); LCD_Printf("Vibration: %d", data->vibration); LCD_Printf("Location: Lat: %.6f, Lon: %.6f", data->latitude, data->longitude); } ​ // 采集温湿度、震动等传感器数据 void Collect_Sensor_Data(DeviceData *data) { // 采集温湿度数据 DHT11_Read(&data->temperature, &data->humidity); ​ // 采集震动传感器数据 data->vibration = Vibration_Read(); ​ // 采集GPS定位数据 GPS_GetCoordinates(&data->latitude, &data->longitude); } ​ // 温度控制逻辑 void Control_Temperature(DeviceData *data) { if (data->temperature > TEMPERATURE_THRESHOLD) { // 温度超过阈值，启动制冷风机 Relay_ActivateCooling(); } else { // 温度正常，关闭制冷风机 Relay_DeactivateCooling(); } } ​ // 湿度控制逻辑 void Control_Humidity(DeviceData *data) { if (data->humidity < HUMIDITY_THRESHOLD) { // 湿度低于阈值，启动加湿器 Relay_ActivateHumidifier(); } else { // 湿度正常，关闭加湿器 Relay_DeactivateHumidifier(); } } ​ // 震动控制逻辑 void Control_Vibration(DeviceData *data) { if (data->vibration > VIBRATION_THRESHOLD) { // 震动超限，启动蜂鸣器报警 Relay_ActivateBuzzer(); } else { // 震动正常，关闭蜂鸣器 Relay_DeactivateBuzzer(); } } ​ // 处理按键设置 void Handle_Button_Press(void) { // 按钮设置温度阈值和湿度阈值的代码，具体实现根据硬件按键的方式来设定 if (Button_IsPressed()) { // 假设按键按下时进行温湿度设置 TEMPERATURE_THRESHOLD += 1; HUMIDITY_THRESHOLD += 5; } } ​ // 上传数据到云平台 void Upload_Data_To_Cloud(DeviceData *data) { // 通过MQTT协议上传温湿度、震动和GPS数据到华为云物联网平台 char message[128]; snprintf(message, sizeof(message), "{\"temperature\": %.2f, \"humidity\": %.2f, \"vibration\": %d, \"latitude\": %.6f, \"longitude\": %.6f}", data->temperature, data->humidity, data->vibration, data->latitude, data->longitude); MQTT_Publish("vaccine/coldchain", message); } ​ int main(void) { DeviceData deviceData; ​ // 系统初始化 System_Init(); ​ // 主循环 while (1) { // 采集传感器数据 Collect_Sensor_Data(&deviceData); ​ // 控制温度、湿度和震动 Control_Temperature(&deviceData); Control_Humidity(&deviceData); Control_Vibration(&deviceData); ​ // 显示当前状态 Display_Status(&deviceData); ​ // 处理按钮设置 Handle_Button_Press(); ​ // 上传数据到云 Upload_Data_To_Cloud(&deviceData); } }代码说明：系统初始化：在System_Init()函数中，初始化了LCD、温湿度传感器、震动传感器、蜂鸣器、按钮、GPS模块、WiFi模块和MQTT客户端等子模块。数据采集：Collect_Sensor_Data()函数用于采集温湿度、震动和GPS坐标等传感器数据。温湿度通过DHT11传感器获取，震动数据通过震动传感器读取，GPS模块提供定位信息。控制逻辑：温度、湿度和震动的控制逻辑分别在Control_Temperature()、Control_Humidity()和Control_Vibration()函数中实现，判断是否超过设定的阈值，触发对应的控制设备（如启动制冷风机、加湿器、蜂鸣器等）。按钮操作：Handle_Button_Press()用于处理按钮操作，假设按钮按下时改变温湿度的阈值。实际按钮功能需要根据硬件设计进行调整。数据上传：Upload_Data_To_Cloud()函数将采集的数据通过MQTT协议上传到华为云物联网平台。上传的数据包括温度、湿度、震动和GPS坐标。显示状态：通过LCD显示当前的环境数据，如温度、湿度、震动值和GPS定位。

1. 项目开发背景随着全球化贸易的发展，冷链物流在现代运输行业中扮演着日益重要的角色。尤其是冻品、食品、药品等对运输环境有着严格要求的货物，其运输过程中温度、湿度等环境参数必须严格控制，以确保货物的品质不受损害。为了解决这一问题，开发一个基于物联网技术的冻保鲜运输智能控制系统变得尤为重要。该系统可以实时监控运输环境中的温度、湿度、震动等参数，并根据预设的阈值进行自动调节，同时通过无线传输将数据上传至云端平台，进行实时监控和历史数据分析，确保运输过程中的货物处于最佳环境状态。该系统的主要应用场景是冷链物流行业中的冻品运输，系统通过嵌入式硬件和物联网通信技术实现了对运输环境的实时监控、数据采集、设备控制、预警报警等多项功能。本项目通过STM32F103C8T6单片机作为核心控制单元，采用温湿度传感器、震动传感器、GPS定位模块等硬件，通过Wi-Fi模块实现数据上传，并借助MQTT协议与华为云物联网平台进行数据存储与分析。2. 设计实现的功能2.1 温度监测与控制系统通过温度传感器实时采集运输环境的温度数据，当温度超过设定阈值时，自动启动制冷风机进行降温，以确保运输环境温度处于适宜范围。2.2 湿度监测与控制系统通过湿度传感器实时监控运输环境中的湿度，当湿度低于设定值时，自动启动加湿器进行加湿，维持运输环境中的湿度在合理范围内。2.3 震动监测与报警通过震动传感器检测运输过程中是否发生剧烈震动，当震动强度超过设定值时，系统通过蜂鸣器报警，提醒司机减少行驶速度，确保货物不受损害。2.4 数据显示与手动设置系统通过显示屏实时展示当前的温度、湿度、震动等环境数据，司机可通过按键设置温度和湿度的预警阈值，便于进行手动调整。2.5 无线数据传输与远程监控通过Wi-Fi模块，系统将采集到的环境数据上传至华为云物联网平台，用户可通过手机APP或PC端查看实时数据，同时也可查看历史数据和趋势分析。2.6 GPS定位与实时位置监控通过GPS定位模块获取车辆当前位置的经度和纬度，并将位置数据上传至云端平台，用户可以实时查看车辆的位置。2.7 数据上云与历史记录存储系统将通过MQTT协议将数据上传至华为云物联网平台，进行数据存储和历史记录分析，便于后期查阅和数据趋势分析。3. 项目硬件模块组成本系统由多个硬件模块组成，涉及环境监测、设备控制、数据传输、位置跟踪等功能。具体硬件模块包括：3.1 主控芯片：STM32F103C8T6STM32F103C8T6是STMicroelectronics公司推出的32位ARM Cortex-M3内核的单片机，具有较高的处理能力和丰富的外设接口，适合应用于嵌入式控制系统中。该芯片提供了足够的GPIO口、串口、定时器等外设，能够满足温湿度传感器、震动传感器、GPS模块、Wi-Fi模块等外设的控制需求。3.2 温度传感器：DHT22DHT22是一款常用的数字温湿度传感器，能够同时提供温度和湿度的测量结果。其温度测量范围为-40°C至80°C，湿度测量范围为0%-100%，精度较高，适合用于冷链运输中的温湿度监测。3.3 湿度传感器：DHT22（与温度传感器共用）由于DHT22传感器同时具备温度和湿度测量功能，因此可以使用同一个传感器进行环境湿度的监测。3.4 震动传感器：SW-420SW-420是一款震动传感器模块，可以检测物体的震动。当震动强度超过设定的阈值时，模块输出一个高电平信号，系统可根据此信号进行报警或采取其他处理。3.5 制冷风机与加湿器控制模块系统通过继电器控制模块实现对制冷风机和加湿器的控制。当温度超过设定阈值时，系统启动制冷风机；当湿度低于设定阈值时，系统启动加湿器。3.6 蜂鸣器蜂鸣器用于震动监测报警，当运输过程中发生剧烈震动时，蜂鸣器将发出警报，提醒司机注意。3.7 显示屏：LCD1602LCD1602是一款常用的液晶显示屏，能够显示温度、湿度、震动等环境数据，司机可以通过该屏幕查看当前的环境参数。3.8 按键模块按键模块用于设置温度和湿度的预警阈值，司机可以根据需要调整阈值。3.9 Wi-Fi模块：ESP8266ESP8266是一个低成本的Wi-Fi模块，支持Wi-Fi通信，可以将采集到的数据通过无线网络传输到云平台，支持MQTT协议，与华为云物联网平台进行数据交互。3.10 GPS定位模块：NEO-6MNEO-6M是一款高精度的GPS模块，可以提供车辆的经度、纬度和时间信息，用于实时监控车辆位置。4. 设计思路4.1 系统架构本系统的整体架构包括嵌入式硬件系统、无线数据传输系统、云端平台与用户端三个部分。系统通过传感器实时采集运输环境中的数据，STM32F103C8T6主控芯片负责数据处理与控制。当某一参数超过设定阈值时，控制模块将触发对应的控制动作（如启动制冷风机、加湿器或报警）。同时，数据通过Wi-Fi模块上传到华为云物联网平台，用户可以在手机APP或PC端实时查看数据并进行远程监控。4.2 数据采集与处理温湿度监测： 温湿度传感器定期向系统提供温度和湿度数据，STM32F103C8T6通过定时器定时读取传感器数据。震动监测： 震动传感器监测运输过程中的震动情况，当震动超过设定的阈值时，STM32F103C8T6通过蜂鸣器模块发出警报。GPS定位： GPS模块提供实时的车辆经度和纬度信息，STM32F103C8T6定期读取GPS模块的数据并通过Wi-Fi模块上传至云平台。4.3 设备控制制冷风机与加湿器： 当温度或湿度不在预设范围内时，控制模块将触发继电器，启动或停止制冷风机与加湿器。报警机制： 当震动传感器检测到剧烈震动时，蜂鸣器发出警报，提醒司机注意。4.4 数据上传与云端监控Wi-Fi上传： ESP8266 Wi-Fi模块将采集的数据通过MQTT协议上传至华为云物联网平台。数据通过云端存储，并可通过手机APP或PC端查看。数据存储与分析： 云平台存储历史数据，用户可以查看历史数据图表，进行趋势分析。4.5 用户界面与操作显示界面： LCD1602显示屏实时展示温度、湿度、震动等环境数据，便于司机现场监控。按键操作： 司机可以通过按键调整温湿度的预警阈值。5. 系统功能总结功能模块描述温度监测与控制实时监测运输环境温度，超标时启动制冷风机湿度监测与控制实时监测运输环境湿度，低于设定阈值时启动加湿器震动监测与报警检测运输过程中的震动，超过设定阈值时通过蜂鸣器报警6. 使用的模块的技术详情介绍6.1 STM32F103C8T6STM32F103C8T6是基于ARM Cortex-M3核心的32位单片机，具有高性能和低功耗的特点。它内置了丰富的外设接口，包括UART、SPI、I2C、GPIO等，能够满足各种外设的控制需求。其主频为72MHz，性能足以应对温湿度采集、震动监测、GPS定位等实时任务。6.2 DHT22温湿度传感器DHT22是一款数字式温湿度传感器，采用单总线通信方式，与MCU通信非常方便。其温度测量范围为-40°C至80°C，湿度测量范围为0%-100%。它适合用于精确的环境监测，且具有较高的稳定性。6.3 SW-420震动传感器SW-420震动传感器是一款基于机械开关的震动感应模块，当传感器感应到震动时，其输出引脚会输出高电平信号。系统可以根据此信号进行报警或其他处理。6.4 ESP8266 Wi-Fi模块ESP8266是一个低成本、高效能的Wi-Fi模块，内置了TCP/IP协议栈，支持Wi-Fi通信。它能够与MCU通过串口进行通信，发送和接收数据。其支持MQTT协议，适合用于物联网应用。6.5 NEO-6M GPS模块NEO-6M是一款高精度的GPS模块，能够提供经度、纬度、高度、时间等信息。它支持多个卫星系统，包括GPS和GLONASS，具有较高的定位精度。7. 总结本系统基于STM32F103C8T6单片机，结合温湿度传感器、震动传感器、GPS模块、Wi-Fi模块等硬件，实现了对冻品运输环境的实时监控与智能控制。系统通过无线数据传输将采集到的数据上传至华为云物联网平台，便于用户进行远程监控和数据分析。通过合理的硬件选型和数据处理算法，系统能够保证运输过程中货物处于最佳环境中，同时提供了可靠的预警报警机制，保障了运输安全。此外，本系统具有较强的扩展性，未来可以增加更多传感器或控制模块，如光照传感器、空气质量传感器等，以实现更加精细的环境管理。8. STM32代码设计以下是完整的 main.c 代码，用于实现基于STM32F103C8T6的“冻保鲜运输智能控制系统”。在该代码中，系统会通过采集温度、湿度、震动等数据并进行实时控制，如超标时启动加湿器、风机等设备。此外，数据通过Wi-Fi上传到云端，便于远程监控。main.c 示例代码：#include "stm32f10x.h" #include "DHT22.h" // 温湿度传感器头文件 #include "SW420.h" // 震动传感器头文件 #include "Buzzer.h" // 蜂鸣器控制头文件 #include "GPS.h" // GPS模块头文件 #include "WiFi.h" // Wi-Fi模块头文件 #include "LCD1602.h" // LCD显示屏头文件 #include "RelayControl.h" // 继电器控制头文件 ​ // 设置温度和湿度阈值 #define TEMP_THRESHOLD_HIGH 10 // 温度上限10°C #define TEMP_THRESHOLD_LOW 5 // 温度下限5°C #define HUMIDITY_THRESHOLD_LOW 40 // 湿度下限40% #define HUMIDITY_THRESHOLD_HIGH 60 // 湿度上限60% #define VIBRATION_THRESHOLD 500 // 震动阈值 ​ // 当前传感器数据存储 float current_temperature = 0.0f; float current_humidity = 0.0f; int vibration_level = 0; float latitude = 0.0f; float longitude = 0.0f; ​ // 系统初始化函数 void System_Init(void) { // 初始化LCD显示屏 LCD_Init(); // 初始化蜂鸣器 Buzzer_Init(); // 初始化温湿度传感器 DHT22_Init(); // 初始化震动传感器 SW420_Init(); // 初始化GPS模块 GPS_Init(); // 初始化Wi-Fi模块 WiFi_Init(); // 初始化继电器控制（制冷风机、加湿器） RelayControl_Init(); } ​ // 传感器数据采集函数 void Collect_Sensor_Data(void) { // 获取温湿度传感器数据 current_temperature = DHT22_Read_Temperature(); current_humidity = DHT22_Read_Humidity(); // 获取震动传感器数据 vibration_level = SW420_Read_Vibration(); // 获取GPS定位数据 latitude = GPS_Get_Latitude(); longitude = GPS_Get_Longitude(); } ​ // 控制设备（如风机、加湿器）和报警 void Control_Devices(void) { // 检查温度是否超标 if (current_temperature > TEMP_THRESHOLD_HIGH) { RelayControl_StartCooling(); // 启动制冷风机 } else if (current_temperature < TEMP_THRESHOLD_LOW) { RelayControl_StopCooling(); // 停止制冷风机 } // 检查湿度是否超标 if (current_humidity < HUMIDITY_THRESHOLD_LOW) { RelayControl_StartHumidifier(); // 启动加湿器 } else if (current_humidity > HUMIDITY_THRESHOLD_HIGH) { RelayControl_StopHumidifier(); // 停止加湿器 } // 震动检测，如果震动值超过阈值，触发报警 if (vibration_level > VIBRATION_THRESHOLD) { Buzzer_On(); // 开启蜂鸣器报警 } else { Buzzer_Off(); // 关闭蜂鸣器 } } ​ // 数据上传至云端（使用MQTT协议） void Upload_Data_To_Cloud(void) { // 将数据上传到云平台 char message[256]; // 构造消息内容 sprintf(message, "Temperature: %.2f, Humidity: %.2f, Vibration: %d, Latitude: %.6f, Longitude: %.6f", current_temperature, current_humidity, vibration_level, latitude, longitude); // 发送数据到MQTT服务器 WiFi_MQTT_Publish("frozen_transport/data", message); } ​ // 显示数据到LCD屏幕 void Display_Data(void) { // 清除LCD屏幕 LCD_Clear(); // 显示温度、湿度和震动值 LCD_SetCursor(0, 0); LCD_Printf("Temp: %.2f C", current_temperature); LCD_SetCursor(1, 0); LCD_Printf("Humidity: %.2f %%", current_humidity); LCD_SetCursor(2, 0); LCD_Printf("Vibration: %d", vibration_level); LCD_SetCursor(3, 0); LCD_Printf("Lat: %.6f Lon: %.6f", latitude, longitude); } ​ int main(void) { // 系统初始化 System_Init(); // 主循环 while (1) { // 1. 采集传感器数据 Collect_Sensor_Data(); // 2. 控制设备（如风机、加湿器）并触发报警 Control_Devices(); // 3. 上传数据至云端 Upload_Data_To_Cloud(); // 4. 显示数据到LCD Display_Data(); } } ​ // 延时函数 void delay_ms(uint32_t ms) { uint32_t i, j; for (i = 0; i < ms; i++) { for (j = 0; j < 8000; j++) { __NOP(); // 空操作，等待时间 } } }代码解析系统初始化 (System_Init)：进行各个硬件模块的初始化，包括LCD显示、蜂鸣器、传感器（温湿度、震动、GPS）、Wi-Fi模块和继电器控制（风机、加湿器）。传感器数据采集 (Collect_Sensor_Data)：从温湿度传感器、震动传感器和GPS模块读取数据，并将其存储到相应的变量中。设备控制与报警 (Control_Devices)：根据采集的温湿度数据，控制风机和加湿器的启停。如果温度高于设定阈值，则启动制冷风机；如果湿度低于设定阈值，则启动加湿器。检测震动传感器的输出，当震动超出预设阈值时，触发蜂鸣器报警。数据上传至云端 (Upload_Data_To_Cloud)：将温度、湿度、震动、GPS位置等数据通过Wi-Fi模块上传到云平台。使用MQTT协议进行数据传输。显示数据到LCD (Display_Data)：在LCD显示屏上显示当前的温度、湿度、震动值以及GPS经纬度。模块与功能DHT22：温湿度传感器，支持数字信号输出，提供温度和湿度数据。SW420：震动传感器，当震动超过一定阈值时，输出信号。Buzzer：蜂鸣器，用于在震动过大时发出警报。GPS：GPS模块，用于实时获取经度和纬度数据。Wi-Fi (ESP8266)：Wi-Fi模块，通过MQTT协议将数据上传到云端。RelayControl：继电器控制模块，用于控制制冷风机和加湿器的开关。该代码实现了冻保鲜运输智能控制系统的核心功能：环境监控（温度、湿度、震动）、设备控制（制冷风机、加湿器）、报警系统（蜂鸣器）、数据展示（LCD）和无线数据上传（Wi-Fi）。系统能够实时监控运输环境，保证货物在运输过程中处于最佳状态。

项目开发背景随着现代中药的广泛应用，中药材的存储环境对其质量有着至关重要的影响。温湿度、烟雾、火灾等环境因素，若不加以控制，将会导致中药材失效或变质。因此，设计一个基于单片机的中药存放环境监测系统显得尤为重要。该系统通过实时监测温湿度、烟雾浓度、火灾情况等环境参数，确保中药存放环境处于适宜的状态，从而保证中药材的品质，减少因环境问题引发的损失。本项目基于STM32F103C8T6单片机作为核心控制单元，通过多种传感器对环境进行实时采集，并通过液晶显示屏和Wi-Fi无线通讯将监测数据展示给用户，达到环境预警和安全保障的目的。设计实现的功能温湿度采集与监控：使用DHT11温湿度传感器实时监控中药存放房间的温度和湿度，确保温湿度符合要求。烟雾监测：通过烟雾传感器检测存放环境中的烟雾浓度，及时发现火灾隐患。火灾监测：利用火灾传感器检测中药存放环境中是否有火灾发生，保证环境安全。环境预警：设置温湿度、烟雾、火灾等阈值，当超过设定值时，系统自动触发警报（蜂鸣器），提示用户注意。紧急处理机制：当温度、湿度、烟雾或火灾参数超标时，系统自动启动排气通道进行换气或散热处理。数据展示与实时监控：通过液晶显示屏显示当前环境数据，提供温度、湿度、烟雾浓度、火灾监测结果等信息。手机端监控与管理：通过Wi-Fi模块实现手机APP与设备之间的通信，使用户可以在手机端查看实时数据并进行远程监控。数据存储与历史记录：监测数据可存储并备份，便于后期查阅和分析，确保数据的长期有效性。项目硬件模块组成主控芯片 STM32F103C8T6 作为本系统的核心控制单元，STM32F103C8T6具有丰富的I/O口，支持多种外设接口（如SPI、I2C、USART等），能够满足传感器的数据采集、处理和通信要求。DHT11 温湿度传感器 用于实时采集存储环境的温度和湿度数据，输出数字信号，通过单片机读取数据进行处理。烟雾传感器 该传感器能够检测空气中的烟雾浓度，通过模拟输出提供实时的烟雾浓度数据。火灾传感器 用于检测火灾发生的初期征兆，如温度剧增、火焰感应等。输出信号通过单片机读取，用于判断是否有火灾发生。蜂鸣器 当环境参数超过设定阈值时，蜂鸣器发出警报声音，提醒用户注意。排气通道控制模块 该模块用于控制中药存储房的排气系统，系统可根据传感器数据自动开启排气口进行散热或通风。LCD液晶显示屏（1602或类似） 用于显示当前监测到的温度、湿度、烟雾浓度、火灾报警等数据，提供直观的实时反馈。Wi-Fi模块（如ESP8266） 通过Wi-Fi模块与手机APP连接，实现远程数据监控和管理。电源管理模块 提供系统稳定的电源，支持单片机及各个模块的工作。设计思路总体架构本系统的设计包括硬件和软件两大部分，硬件部分由STM32F103C8T6单片机作为控制中心，外围集成了多种传感器用于环境数据采集，包括温湿度传感器、烟雾传感器、火灾传感器等，同时利用LCD液晶屏实时显示数据，并通过Wi-Fi模块实现手机端的数据访问。在软件部分，首先要实现对各个传感器的数据读取和处理，并对数据进行实时监控。其次，设置阈值，当环境数据超过设定的阈值时，触发报警机制（蜂鸣器和排气通道）。最后，通过Wi-Fi将监测数据传输到手机APP，用户可以远程查看和管理数据。数据采集与处理温湿度采集：通过DHT11传感器读取温湿度数据，并将数据传输给单片机进行处理。烟雾采集：通过烟雾传感器读取烟雾浓度数据，并在程序中进行转换和阈值判断。火灾采集：通过火灾传感器获取火灾报警信号，判断是否发生火灾。环境监测与预警当温湿度、烟雾浓度或火灾传感器的读数超过预设阈值时，系统会触发警报并启动相应的紧急处理机制，例如开启蜂鸣器警告和自动启动排气系统。数据存储与历史记录通过STM32F103C8T6的内存或外接存储器（如SD卡）保存历史数据，方便后期查询和分析。无线通讯通过Wi-Fi模块实现系统与手机端的通信，手机APP将实时显示温湿度、烟雾、火灾等监测数据，确保用户可以远程掌握存储环境状况。系统功能总结功能模块描述温湿度监测实时监测中药存储房的温湿度，确保环境适宜烟雾监测检测存储房内的烟雾浓度，及时发现潜在的火灾隐患火灾监测检测火灾初期征兆，预防火灾事故发生环境预警设置温湿度、烟雾、火灾阈值，超标时触发报警机制紧急处理机制超标时启动排气通道进行通风或散热，降低环境风险数据展示与实时监控LCD显示屏展示环境数据，便于现场查看和管理手机APP监控与管理通过Wi-Fi模块连接手机，远程查看实时监测数据数据存储与历史记录保存环境监测数据，便于查询和分析使用的模块的技术详情介绍1. DHT11 温湿度传感器工作原理：DHT11通过内置的温湿度感应元件来测量环境的温度和湿度。它通过单总线协议与单片机进行数据通信。技术参数：温度测量范围：0℃到50℃湿度测量范围：20%到90%精度：温度±2℃，湿度±5%2. 烟雾传感器工作原理：烟雾传感器通过对空气中气体的吸收与反射变化，检测烟雾浓度。输出模拟信号，可通过ADC接口输入单片机。技术参数：输出信号：模拟电压信号检测浓度：300-1000ppm烟雾3. 火灾传感器工作原理：火灾传感器通过检测环境温度变化或火焰的存在来判断是否发生火灾，常用红外线火焰传感器或热敏电阻。技术参数：检测温度范围：30℃-50℃检测方式：红外或热敏电阻4. Wi-Fi模块 (ESP8266)工作原理：ESP8266通过UART接口与单片机通信，实现Wi-Fi功能，能够将环境数据发送至云平台或手机APP。技术参数：支持802.11b/g/n Wi-Fi标准支持TCP/IP协议STM32代码设计以下是基于STM32F103C8T6的中药存放环境监测系统的 main.c 代码。其他子模块（如温湿度传感器、烟雾传感器、火灾传感器、蜂鸣器、LCD显示、Wi-Fi等）的代码已经编写好。代码实现了主要功能：环境数据的采集、报警机制、LCD显示和Wi-Fi通讯。#include "stm32f10x.h" #include "DHT11.h" // 包含DHT11传感器的代码 #include "SmokeSensor.h" // 包含烟雾传感器的代码 #include "FireSensor.h" // 包含火灾传感器的代码 #include "Buzzer.h" // 包含蜂鸣器控制代码 #include "LCD1602.h" // 包含LCD显示控制代码 #include "WiFi.h" // 包含Wi-Fi通讯控制代码 ​ // 定义环境监测阈值 #define TEMP_THRESHOLD_HIGH 30 // 温度高于30度时报警 #define TEMP_THRESHOLD_LOW 10 // 温度低于10度时报警 #define HUMIDITY_THRESHOLD_HIGH 80 // 湿度高于80%时报警 #define HUMIDITY_THRESHOLD_LOW 30 // 湿度低于30%时报警 #define SMOKE_THRESHOLD 500 // 烟雾浓度超过500时报警 ​ // 环境参数存储 float current_temp = 0; float current_humidity = 0; int smoke_level = 0; int fire_alarm = 0; ​ // 函数声明 void System_Init(void); void Environment_Monitoring(void); void Alert_System(void); void Display_Data(void); void WiFi_Transmit_Data(void); ​ int main(void) { // 系统初始化 System_Init(); while (1) { // 环境监测 Environment_Monitoring(); // 判断是否超出报警阈值 Alert_System(); // 显示环境数据 Display_Data(); // 通过Wi-Fi上传数据 WiFi_Transmit_Data(); } } ​ // 系统初始化函数 void System_Init(void) { // 1. 初始化硬件 LCD_Init(); // 初始化LCD Buzzer_Init(); // 初始化蜂鸣器 DHT11_Init(); // 初始化DHT11传感器 SmokeSensor_Init(); // 初始化烟雾传感器 FireSensor_Init(); // 初始化火灾传感器 WiFi_Init(); // 初始化Wi-Fi模块 // 2. 其他硬件初始化 GPIO_Init(); // 初始化GPIO } ​ // 环境监测函数 void Environment_Monitoring(void) { // 读取DHT11传感器数据 current_temp = DHT11_Read_Temperature(); current_humidity = DHT11_Read_Humidity(); // 读取烟雾传感器数据 smoke_level = SmokeSensor_Read(); // 读取火灾传感器数据 fire_alarm = FireSensor_Read(); } ​ // 报警系统函数 void Alert_System(void) { // 检查是否超出温度阈值 if (current_temp > TEMP_THRESHOLD_HIGH || current_temp < TEMP_THRESHOLD_LOW) { Buzzer_On(); // 开启蜂鸣器报警 // 可以增加排气通道控制的代码 } else { Buzzer_Off(); // 关闭蜂鸣器 } ​ // 检查湿度是否超出阈值 if (current_humidity > HUMIDITY_THRESHOLD_HIGH || current_humidity < HUMIDITY_THRESHOLD_LOW) { Buzzer_On(); // 开启蜂鸣器报警 // 可以增加排气通道控制的代码 } else { Buzzer_Off(); // 关闭蜂鸣器 } ​ // 检查烟雾浓度是否超标 if (smoke_level > SMOKE_THRESHOLD) { Buzzer_On(); // 开启蜂鸣器报警 // 可以增加排气通道控制的代码 } else { Buzzer_Off(); // 关闭蜂鸣器 } ​ // 检查火灾传感器 if (fire_alarm == 1) { Buzzer_On(); // 开启蜂鸣器报警 // 可以增加排气通道控制的代码 } else { Buzzer_Off(); // 关闭蜂鸣器 } } ​ // 数据显示函数 void Display_Data(void) { // 在LCD上显示环境数据 LCD_Clear(); LCD_SetCursor(0, 0); LCD_Printf("Temp: %.2f C", current_temp); LCD_SetCursor(1, 0); LCD_Printf("Humidity: %.2f %%", current_humidity); LCD_SetCursor(2, 0); LCD_Printf("Smoke: %d", smoke_level); LCD_SetCursor(3, 0); LCD_Printf("Fire: %s", fire_alarm ? "Detected" : "Safe"); } ​ // Wi-Fi数据传输函数 void WiFi_Transmit_Data(void) { // 将环境数据通过Wi-Fi发送到手机APP或服务器 WiFi_Send_Data("Temperature", current_temp); WiFi_Send_Data("Humidity", current_humidity); WiFi_Send_Data("Smoke", smoke_level); WiFi_Send_Data("Fire", fire_alarm ? 1 : 0); } ​ // 延时函数 void delay_ms(uint32_t ms) { uint32_t i, j; for (i = 0; i < ms; i++) { for (j = 0; j < 8000; j++) { __NOP(); // 空操作，等待时间 } } }代码分析硬件初始化：System_Init() 函数进行所有外设（如LCD、蜂鸣器、传感器、Wi-Fi）的初始化。环境监测：Environment_Monitoring() 函数从各个传感器（DHT11、烟雾传感器、火灾传感器）中获取实时数据。报警机制：Alert_System() 函数根据各个传感器的数据判断是否超出设定的阈值，如果超标则启动蜂鸣器报警，并根据需要启动排气通道。数据展示：Display_Data() 函数使用LCD显示屏展示实时环境数据，包括温度、湿度、烟雾浓度和火灾报警状态。Wi-Fi通信：WiFi_Transmit_Data() 函数将环境数据通过Wi-Fi模块发送至手机APP或云端服务器，方便远程监控。

一、项目开发背景随着城市化进程的推进，工地建设和拆迁作业逐渐增多，工地环境的空气污染、噪声污染等问题越来越严重。为了改善工地周边居民的生活环境和施工人员的工作环境，工地环境实时监测与控制系统应运而生。该系统通过实时监测空气中的PM2.5、噪声、温湿度等环境参数，将数据上传至云端平台进行存储和分析，从而实现对环境的实时监控和智能控制。此外，本项目通过控制加湿系统降低空气中的粉尘浓度，确保工地作业环境符合安全和健康标准。通过将监测数据上传至云端服务器，项目还能够提供全面的环境可视化展示，便于施工方和管理方进行数据分析与决策。二、设计实现的功能1. 支持检测空气中的PM2.5含量系统通过使用夏普PM2.5传感器检测空气中的PM2.5浓度，并实时反馈到本地LCD显示屏，同时上传到云平台进行进一步分析。2. 支持检测环境的噪声通过噪声检测传感器检测周围环境的噪声水平，转换为电压信号，经过处理后得到噪声值，实时显示在LCD屏幕上并上传至云端。3. 本地实时显示数据采用1.44寸LCD显示屏，实时显示PM2.5浓度、噪声级别、温湿度值等环境数据，方便现场人员实时查看。4. 数据上云并可视化展示系统通过WIFI连接到华为云物联网服务器，实时上传采集到的环境数据。然后通过搭建自有的后端服务器，使用Python的socket模块从华为云获取数据，并通过Flask框架构建Web应用，展示环境监测数据的可视化大屏。5. 设备端数据传输使用WIFI+MQTT协议设备端（STM32）通过ESP8266模块连接WiFi，并使用MQTT协议将监测数据传输到华为云物联网平台。MQTT协议轻量且高效，非常适合物联网环境下的数据传输。6. 加湿系统控制当PM2.5浓度超过设定范围时，系统自动控制加湿器工作，通过继电器驱动喷洒水雾，降低空气中的粉尘浓度。7. 支持环境温度和湿度检测系统通过SHT30传感器实时监测环境的温度和湿度，数据通过STM32处理后显示在LCD上，并上传至云端平台。三、项目硬件模块组成主控芯片：STM32F103RCT6负责处理所有传感器的信号，控制加湿器，并进行数据上传。支持GPIO、ADC、UART等接口，适用于本项目的各项需求。PM2.5传感器（夏普）采用红外光散射原理，实时检测空气中的PM2.5浓度。噪声传感器模拟输出，通过转换为电压信号来表示噪声的强度。LCD显示屏（1.44寸）用于实时显示环境数据，包括PM2.5浓度、噪声、温湿度等。ESP8266 WiFi模块提供无线连接功能，将设备端数据通过WiFi传输到云端。继电器模块用于控制加湿器的开关，响应PM2.5浓度的变化，启动喷水加湿。SHT30温湿度传感器精度高，稳定性好，用于检测环境的温度和湿度。电源模块（USB供电）提供稳定的5V电源，确保系统运行。四、设计思路1. 硬件设计主控芯片STM32F103RCT6通过GPIO和ADC接口与PM2.5传感器、噪声传感器、SHT30温湿度传感器进行数据采集。通过UART接口与ESP8266通信，进行WiFi连接和MQTT协议数据传输。LCD显示屏通过SPI接口与STM32连接，用于实时显示环境参数。使用继电器控制加湿器，当PM2.5浓度超标时启动加湿器，保持工地环境的稳定。2. 软件设计使用Keil5开发环境编写STM32的控制程序，程序包括传感器数据采集、加湿器控制、LCD显示更新、WiFi连接、MQTT数据上传等功能。在后端，使用Python的socket模块建立与云服务器的通信，通过Flask框架提供Web界面，展示云端环境数据。3. 数据上传和可视化STM32通过ESP8266模块上传数据到华为云物联网平台，数据格式采用JSON。后端服务器通过MQTT协议从华为云获取实时数据，使用Flask框架展示数据，并通过前端大屏进行实时数据可视化。五、系统功能总结功能模块具体内容环境监测检测PM2.5、噪声、温湿度等环境数据本地显示LCD显示屏实时显示各项监测数据数据上传通过WiFi将数据上传至华为云物联网平台数据展示使用Flask框架搭建Web应用，展示实时环境数据MQTT协议设备端与云平台使用MQTT协议进行数据传输加湿器控制根据PM2.5浓度自动控制加湿器，降低空气中的粉尘浓度后端服务器使用Python和Flask框架搭建后端服务器，支持数据获取与展示可视化大屏提供前端大屏显示，实时显示环境数据六、使用的模块的技术详情介绍1. PM2.5传感器（夏普）工作原理：通过红外光散射原理检测空气中的颗粒物（如PM2.5）。输出信号：通过数字信号输出PM2.5的浓度，单位为µg/m³。精度：±10%（标准测试条件下）。2. 噪声传感器工作原理：根据声音的强度变化，输出与噪声大小成比例的电压信号。输出信号：模拟电压输出。测量范围：一般为30dB至120dB。3. SHT30温湿度传感器工作原理：通过电容式湿度传感器和温度传感器芯片实现高精度的温湿度检测。输出信号：通过I2C总线输出温度（°C）和湿度（%RH）值。精度：温度±0.3°C，湿度±2%RH。4. ESP8266 WiFi模块技术特点：支持WiFi协议、TCP/IP协议栈，具有独立的处理能力，可以作为WiFi终端连接到网络。功能：用于无线数据传输，支持MQTT协议。5. 继电器模块用于控制电气设备（如加湿器），响应系统的控制信号。6. LCD显示屏技术特点：1.44寸的彩色LCD显示屏，分辨率128x128像素。用途：实时显示环境数据，便于现场人员查看。七、总结本项目设计了一个基于STM32的工地环境实时监测与控制系统，涵盖了空气质量、噪声、温湿度的检测与展示，数据上云并可视化展示，通过控制加湿器自动调节空气质量。系统结合硬件和软件的设计，实现了环境监测与控制的智能化与自动化，提升了工地环境的安全性和舒适度，具有较高的实用价值。八、STM32代码设计其他子模块（如PM2.5传感器、噪声传感器、SHT30温湿度传感器、LCD显示、WiFi模块ESP8266等）的驱动和功能已经写好，只需要在main.c中整合这些模块，实现系统的整体功能。为了简化代码，重点展示如何初始化和使用这些模块。#include "stm32f1xx_hal.h" #include "lcd.h" #include "pm25.h" #include "noise_sensor.h" #include "sht30.h" #include "wifi.h" #include "mqtt.h" #include "relay.h" ​ // 定义外部传感器和硬件接口 extern PM25_TypeDef pm25_sensor; // PM2.5传感器实例 extern NoiseSensor_TypeDef noise_sensor; // 噪声传感器实例 extern SHT30_TypeDef sht30_sensor; // 温湿度传感器实例 extern Relay_TypeDef relay; // 继电器控制实例 extern WifiModule_TypeDef wifi_module; // ESP8266 WiFi模块 extern MQTT_Client_TypeDef mqtt_client; // MQTT客户端 ​ // 定义全局变量 float pm25_value = 0.0; // 存储PM2.5浓度值 float noise_value = 0.0; // 存储噪声值 float temperature = 0.0; // 存储温度值 float humidity = 0.0; // 存储湿度值 ​ // 功能声明 void SystemClock_Config(void); void MX_GPIO_Init(void); void MX_USART1_UART_Init(void); void MX_I2C1_Init(void); void MX_SPI1_Init(void); ​ // 主程序 int main(void) { // 初始化硬件 HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_I2C1_Init(); MX_SPI1_Init(); ​ // 初始化外设 LCD_Init(); // 初始化LCD显示屏 PM25_Init(&pm25_sensor); // 初始化PM2.5传感器 NoiseSensor_Init(&noise_sensor); // 初始化噪声传感器 SHT30_Init(&sht30_sensor); // 初始化SHT30温湿度传感器 Relay_Init(&relay); // 初始化继电器 Wifi_Init(&wifi_module); // 初始化WiFi模块 MQTT_Init(&mqtt_client); // 初始化MQTT客户端 ​ // 连接WiFi网络 if (Wifi_Connect(&wifi_module)) { printf("WiFi Connected.\n"); } else { printf("WiFi Connection Failed!\n"); } ​ // 连接MQTT服务器 if (MQTT_Connect(&mqtt_client)) { printf("MQTT Connected.\n"); } else { printf("MQTT Connection Failed!\n"); } ​ // 主循环 while (1) { // 1. 获取环境数据 pm25_value = PM25_Read(&pm25_sensor); // 读取PM2.5浓度 noise_value = NoiseSensor_Read(&noise_sensor); // 读取噪声值 SHT30_Read(&sht30_sensor, &temperature, &humidity); // 读取温湿度 ​ // 2. 显示数据到LCD LCD_Clear(); LCD_DisplayString("PM2.5: %.2f µg/m³", pm25_value); LCD_DisplayString("Noise: %.2f dB", noise_value); LCD_DisplayString("Temp: %.2f C", temperature); LCD_DisplayString("Humidity: %.2f %%", humidity); ​ // 3. 控制加湿器（如果PM2.5超标） if (pm25_value > 100.0) { // 如果PM2.5浓度超过100 µg/m³，启动加湿器 Relay_SetState(&relay, RELAY_ON); // 打开加湿器 } else { Relay_SetState(&relay, RELAY_OFF); // 关闭加湿器 } ​ // 4. 上传数据到云端 char payload[256]; snprintf(payload, sizeof(payload), "{\"pm25\": %.2f, \"noise\": %.2f, \"temperature\": %.2f, \"humidity\": %.2f}", pm25_value, noise_value, temperature, humidity); // 发布数据到MQTT服务器 MQTT_Publish(&mqtt_client, "environment/data", payload); ​ } } ​代码解析硬件初始化：在main()函数的开头，通过HAL_Init()初始化HAL库，然后调用各个硬件初始化函数初始化GPIO、串口、I2C和SPI接口。初始化LCD、PM2.5传感器、噪声传感器、SHT30传感器、WiFi模块和MQTT客户端。环境数据采集：使用传感器驱动函数（如PM25_Read()、NoiseSensor_Read()、SHT30_Read()）从相应的传感器获取PM2.5浓度、噪声值、温湿度值。数据展示：使用LCD显示模块在LCD上显示PM2.5、噪声、温湿度数据。加湿器控制：根据PM2.5浓度的阈值（如100 µg/m³），判断是否需要启动加湿器，通过Relay_SetState()函数控制继电器开关。数据上传：将读取的环境数据通过JSON格式上传至MQTT服务器。调用MQTT_Publish()将数据发布到指定的MQTT主题上。以上代码展示了如何将各个子模块（传感器、WiFi、MQTT、继电器等）整合在一个STM32项目中，完成实时环境监测、数据展示、数据上传和控制加湿器的功能。