基于STM32的室内环境检测系统

董佳男 李振 侯颜 董文华 张光明

摘要：随着人们对生活水平要求的不断提高，室内环境检测系统对人们生活有着重要意义。笔者设计了一种能够同时检测室内温度和湿度等参数，根据环境参语音系统提供实时的报警提示或者建议，具有数据保存的功能一种室内环境检测系统。该系统结构简单，使用方便，实用性强，同时为其他环境检测提供了依据。

關键词：室内环境;温度;湿度;简单

引言

温度、湿度和人类的生产、生活密切相关，也是最常见和最基本的工业生产工艺参数，如机械、石油、化工、电子等行业的生产需要进行广泛的温湿度检测和控制。随着人们的生活水平的提高，人们越来越关注自己的生活环境，空气温度和湿度的变化直接影响人体的舒适度和情感，因此对温度和湿度的检测和控制是非常必要的。温、湿度在不同季节的变化都会影响到人们的健康。

传统的温度和湿度检测模型是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方法来测童和记录环境条件。在这种模式下，不仅效率低，不利于人力资源的充分利用，还缺乏科学性，很多重大事故都是由人为因素造成的。室内环境检测系统，就可以解决这个浪费人力资源，缺乏科学性等问题。因此，本设计具有重要意义。

1室内环境检测系统项目需求分析

设计项目能够同时检测室内温度和湿度等参数，能够根据环境参语音系统提供实时的报警提示或者建议，具有数据保存的功能。采用触摸屏显示，有时间、日历和闹铃等附加功能，配有人性化的软件界面，方便操作。根据人们生活需要，设计项目最终应满足：能够检测室内环境的温度、湿度以及光照强度;具备显示屏，能够实时显示室内温度湿度和光照强度的数值;达到居住适宜阈值能够利用报警功能提示人们改变现状。

2硬件设计

2.1 STM32单片机

单片机在自动控制领域应用广泛，其性能的高低决定了自动化设备的反应速度和计算能力，本系统采用的单片机为基于Cortex-M3内核的STM32F103ZET6，该芯片具有低功耗、低成本、高性能的优点，可以实现监测系统的运行计算要求，其引脚丰富，可以实现后续的二次开发，添加更多的监测功能。

2.2 DHT11温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

图1.DHT11

2.3 LCD模块

选择ILI9341显示屏控制芯片，其中核心的部分为GRAM，可以称为显存，每一个存储单元都对应着液晶面板的一个像素点。下图右侧的模块共同作用吧GRAM存储单元的数据转化为液晶面板的控制信号，使像素点呈现特定的颜色，而像素点组合起来就成为一幅完整的图像。框图的左上角为芯片的主要控制信号和配置引脚，根据其不同的状态设置可以使芯片工作在不同的模式，如每个像素点的位数，6位、18位、16位等。

2.4光敏电阻

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值可达1～10M欧，在强光条件下，它阻值仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性与人眼对可见光的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

3系统程序设计

系统软件模块包括ADC模块、GPIO模块，串口模块、LCD模块、GUI模块、DHT11模块以及TIM3定时器模块和主函数模块。本设计通过Keil5软件进行编程及编译，程序通过C语言进行编写，通过J-link将程序拷入单片机。系统算法流程图如下图所示。

图2.流程图

结论：系统采用光敏电阻作为光照强度测量元件，利用光敏电阻特点产生电压值经过数据处理传送到MCU中，控制LCD显示并检测是否超出设定的光照强度范围进行警报。温湿度数据采集是用DHT11温湿度传感器采集室内的温度湿度值，进行校验数据是否准确传递给MCU，MCU得到信息将数据发送到LCD并对数据进行判断是否超出设置范围对其进行指示灯扬声器报警。

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（河南科技大学 河南省洛阳市 471023）