基于STM32的智能仓库温湿度监控系统设计

news2024/12/24 12:08:12

引言

本项目设计了一个基于STM32的智能仓库温湿度监控系统，能够实时监测仓库内的温度和湿度，并根据设定的阈值触发报警或启动风扇调节环境。该系统通过DHT11温湿度传感器获取环境数据，结合OLED显示屏、风扇和蜂鸣器，实现对仓库环境的智能化监控和调节。

环境准备

1. 硬件设备

STM32F103C8T6 开发板（或其他 STM32 系列）
DHT11 温湿度传感器
风扇（用于温度过高时启动散热）
蜂鸣器（用于超温或湿度报警）
OLED 显示屏（用于显示实时温湿度）
面包板和杜邦线
USB-TTL 串口调试工具

2. 软件工具

STM32CubeMX：用于初始化 STM32 外设。
Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写和下载代码。
ST-Link 驱动程序：用于下载程序到 STM32。

项目实现

1. 硬件连接

DHT11 温湿度传感器连接：将 DHT11 的数据引脚连接到 STM32 的 GPIO（如 PA1），并接上拉电阻。
风扇连接：将风扇通过继电器模块连接到 STM32 的 GPIO 引脚（如 PA2），用于控制风扇的开关。
蜂鸣器连接：将蜂鸣器的控制引脚连接到 STM32 的 GPIO 引脚（如 PA3），用于报警提示。
OLED 显示屏连接：将 OLED 的 SDA 和 SCL 引脚连接到 STM32 的 I2C 接口（如 PB6 和 PB7），用于显示温湿度数据。

2. STM32CubeMX 配置

打开 STM32CubeMX，选择你的开发板型号。
配置系统时钟为 HSI，确保系统稳定运行。
配置 GPIO 引脚用于控制风扇和蜂鸣器。
配置 I2C 用于与 OLED 显示屏通信。
生成代码，选择 Keil 或 STM32CubeIDE 作为工具链。

3. 编写主程序

在生成的项目基础上，编写温湿度检测、风扇控制、报警触发和 OLED 显示的代码。以下是智能仓库温湿度监控系统的基本代码示例：

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

// 温湿度报警阈值
#define TEMP_THRESHOLD_HIGH 30  // 温度超过30度时报警
#define HUM_THRESHOLD_HIGH 80   // 湿度超过80%时报警

// 定义引脚
#define FAN_PIN GPIO_PIN_2
#define BUZZER_PIN GPIO_PIN_3
#define FAN_PORT GPIOA
#define BUZZER_PORT GPIOA

// 函数声明
void Fan_Control(uint8_t state);
void Buzzer_Control(uint8_t state);
void Display_Status(uint8_t temperature, uint8_t humidity, uint8_t alarm);
void System_Init(void);

// 初始化系统
void System_Init(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_I2C1_Init();
    
    OLED_Init();
    DHT11_Init();
    OLED_ShowString(0, 0, "Warehouse Monitor");
}

// 控制风扇
void Fan_Control(uint8_t state)
{
    HAL_GPIO_WritePin(FAN_PORT, FAN_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

// 控制蜂鸣器
void Buzzer_Control(uint8_t state)
{
    HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PORT, BUZZER_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

// 显示状态
void Display_Status(uint8_t temperature, uint8_t humidity, uint8_t alarm)
{
    OLED_Clear();
    OLED_ShowString(0, 0, "Temp:");
    OLED_ShowNumber(48, 0, temperature, 2);
    OLED_ShowString(64, 0, "C");
    
    OLED_ShowString(0, 1, "Hum:");
    OLED_ShowNumber(48, 1, humidity, 2);
    OLED_ShowString(64, 1, "%");
    
    if (alarm)
    {
        OLED_ShowString(0, 2, "ALARM");
    }
    else
    {
        OLED_ShowString(0, 2, "Normal");
    }
}

int main(void)
{
    System_Init();
    
    uint8_t temperature = 0;
    uint8_t humidity = 0;
    uint8_t alarm = 0;
    
    while (1)
    {
        // 读取温湿度
        if (DHT11_Read(&temperature, &humidity) == 0)
        {
            // 根据温度和湿度的值进行风扇和报警控制
            if (temperature >= TEMP_THRESHOLD_HIGH || humidity >= HUM_THRESHOLD_HIGH)
            {
                Fan_Control(1);  // 开启风扇
                Buzzer_Control(1);  // 报警
                alarm = 1;
            }
            else
            {
                Fan_Control(0);  // 关闭风扇
                Buzzer_Control(0);  // 停止报警
                alarm = 0;
            }
            
            // 显示当前状态
            Display_Status(temperature, humidity, alarm);
        }
        
        HAL_Delay(2000);  // 每2秒检测一次
    }
}

4. 温湿度传感器读取

以下是 DHT11 温湿度传感器的读取代码示例：

#include "dht11.h"

// 初始化 DHT11
void DHT11_Init(void)
{
    // GPIO 初始化代码
}

// 读取温湿度数据
uint8_t DHT11_Read(uint8_t *temperature, uint8_t *humidity)
{
    // 模拟 DHT11 数据读取
    *temperature = 28;  // 假设读取到28度
    *humidity = 65;  // 假设湿度为65%
    
    return 0;  // 返回0表示读取成功
}

5. 风扇和蜂鸣器控制

以下是用于控制风扇和蜂鸣器的代码示例：

#include "gpio.h"

// 控制风扇
void Fan_Control(uint8_t state)
{
    HAL_GPIO_WritePin(FAN_PORT, FAN_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

// 控制蜂鸣器
void Buzzer_Control(uint8_t state)
{
    HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PORT, BUZZER_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

6. OLED 显示屏处理

OLED 显示屏用于显示实时的温湿度和系统状态：

#include "oled.h"

// 初始化 OLED
void OLED_Init(void)
{
    // OLED 初始化代码
}

// 显示字符串
void OLED_ShowString(uint8_t x, uint8_t y, char *str)
{
    // 在 OLED 显示指定字符串
}

// 显示数字
void OLED_ShowNumber(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t num, uint8_t len)
{
    // 在 OLED 显示数字
}

// 清屏
void OLED_Clear(void)
{
    // 清除 OLED 显示
}