基于STM32的智能温度监控系统

news2024/9/30 17:36:29

1. 引言

温度监控系统在许多应用场景中具有重要作用，例如工业、农业以及家居生活。通过使用STM32微控制器、温度传感器和OLED显示屏，可以实现一个简单的智能温度监控系统，该系统能够实时监测环境温度，并在温度超出设定阈值时发出报警。

2. 项目背景

传统温度监控依赖人工测量，不仅效率低下，而且容易出现误差。智能温度监控系统能够实时自动监测温度，当温度超出设定范围时，自动发出警报。这种系统广泛应用于工厂、农业温室以及智能家居等领域。

3. 环境准备

硬件准备

STM32开发板：STM32F103或类似的微控制器
DHT11温湿度传感器：用于检测环境温度和湿度
OLED显示屏：用于显示温度数据
蜂鸣器：用于超出设定温度阈值时的报警提示
LED灯：用于指示温度状态（例如超过阈值时亮起）
面包板及连接线：用于硬件连接
电源或电池：为系统供电

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写和编译代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
使用ST-Link Utility来烧录代码到STM32。

4. 系统设计

系统架构

智能温度监控系统的设计包括以下模块：

温度检测模块：通过DHT11传感器实时监测环境温度。
显示与报警模块：通过OLED显示屏显示当前温度，并在温度超出设定阈值时通过蜂鸣器报警。
状态指示模块：使用LED灯指示温度状态，绿色表示正常，红色表示温度过高。

关键技术

传感器数据采集与处理：通过STM32与DHT11温湿度传感器通信，获取温度数据。
温度监控与报警：通过比较当前温度与设定的阈值，判断是否需要触发报警。
显示功能：实时在OLED屏幕上显示温度数据，并通过LED灯和蜂鸣器反馈状态。

5. 代码示例

传感器数据采集与处理

#include "dht11.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

// 初始化DHT11传感器
void DHT11_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // 配置DHT11引脚为输入
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 读取温湿度数据
void Read_Temperature(void) {
    DHT11_DataTypedef DHT11_Data;
    DHT11_ReadData(&DHT11_Data);

    // 显示当前温度数据
    printf("Temperature: %d.%d°C\n", DHT11_Data.Temperature, DHT11_Data.TemperatureDecimal);
}

温度监控与报警

// 初始化蜂鸣器和LED
void Alarm_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    // 配置蜂鸣器和LED引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;  // LED接入PB0，蜂鸣器接入PB1
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

// 温度超标报警
void Temperature_Alarm(int temperature) {
    int threshold = 30;  // 设定温度阈值为30摄氏度
    if (temperature > threshold) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);  // 蜂鸣器报警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);  // 红色LED亮
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);  // 停止报警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);  // 关闭红色LED
    }
}

显示功能

// OLED显示温度
void Display_Temperature(int temperature) {
    char displayStr[32];
    sprintf(displayStr, "Temp: %d°C", temperature);
    OLED_DisplayString(displayStr);
}

// 主程序循环
int main(void) {
    HAL_Init();
    DHT11_Init();
    Alarm_Init();

    while (1) {
        DHT11_DataTypedef DHT11_Data;
        DHT11_ReadData(&DHT11_Data);

        // 显示温度数据
        Display_Temperature(DHT11_Data.Temperature);

        // 检查是否需要触发报警
        Temperature_Alarm(DHT11_Data.Temperature);

        HAL_Delay(2000);  // 延迟2秒后再次检测
    }
}