基于STM32的智能温湿度监控与自动调节系统设计

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引言系统设计 硬件设计软件设计系统功能模块 温湿度检测模块控制调节模块显示模块数据存储与远程监控模块系统实现 硬件实现软件实现系统调试与优化结论与展望 1. 引言

随着现代生活质量的不断提高，室内温湿度对人的健康和生活质量有着重要影响。尤其在一些特殊场所（如实验室、仓库、温室等），对环境温湿度的监控与调节尤为重要。传统的温湿度监控大多依赖人工检查或传统的单一设备，实时性差，且难以自动调节。本文设计了一款基于STM32单片机的智能温湿度监控与自动调节系统，通过温湿度传感器采集环境数据，并通过风扇、加湿器等设备进行自动调节，以保持环境在理想状态。

2. 系统设计 2.1 硬件设计 STM32F103单片机：作为核心控制单元，负责传感器数据的采集、处理、控制风扇和加湿器的开关。DHT11温湿度传感器：用于实时采集环境的温度和湿度数据。风扇控制模块：根据温湿度条件调节风扇的开关。加湿器控制模块：当湿度过低时，通过控制加湿器来调节湿度。LCD显示模块：实时显示温湿度数据及系统状态。按钮模块：用户可以通过按钮设置温湿度阈值，手动控制风扇与加湿器。蜂鸣器报警模块：当温湿度超出设定范围时，通过蜂鸣器报警提示。 2.2 软件设计

系统的软件设计主要包括以下几个模块：

传感器数据采集模块：定时采集温湿度传感器的数据。自动调节模块：根据设定的阈值，自动调节风扇和加湿器的工作状态。显示控制模块：在LCD显示屏上显示实时的温湿度数据以及系统状态。报警控制模块：当温湿度超出设定范围时，触发蜂鸣器报警。远程监控与数据上传模块（可选）：通过无线通信模块上传数据至云平台，便于远程查看与管理。 3. 系统功能模块 3.1 温湿度检测模块 功能：通过DHT11传感器实时采集环境温湿度数据，并进行处理。传感器输出：传感器输出数字信号，STM32通过GPIO口读取数据。 3.2 控制调节模块 功能：根据温湿度的实时数据，控制风扇和加湿器的开关。阈值设定：用户可以通过按钮设置温湿度的上下限阈值。 3.3 显示模块 功能：在LCD显示屏上显示实时的温湿度数据及系统状态。信息显示：包括当前温湿度值、系统运行状态、报警信息等。 3.4 数据存储与远程监控模块（可选） 功能：将采集的温湿度数据存储在本地，并通过无线通信模块（如Wi-Fi、蓝牙）上传至云平台或移动应用，便于远程查看与管理。 4. 系统实现 4.1 硬件实现

硬件部分使用STM32F103作为主控单片机，DHT11传感器用于测量环境温湿度，风扇和加湿器通过继电器进行控制，LCD显示模块用来实时显示数据。

4.2 软件实现

软件框架：

初始化传感器、LCD显示和继电器模块。定时读取温湿度传感器数据。判断温湿度值是否超出设定阈值，自动控制风扇或加湿器。在LCD显示屏上实时显示温湿度数据，并在温湿度超出设定范围时通过蜂鸣器报警。 5. 代码实现

以下是STM32代码的简化示例，展示如何使用DHT11传感器读取数据，并控制风扇与加湿器。

#include "stm32f1xx_hal.h"

#include "dht11.h"

#include "lcd.h"

#define FAN_PIN GPIO_PIN_0

#define HUMIDIFIER_PIN GPIO_PIN_1

#define GPIO_PORT GPIOB

#define TEMP_THRESHOLD 25

#define HUMIDITY_THRESHOLD 60

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);

void controlDevices(int temp, int humidity);

void displayData(int temp, int humidity);

int main(void)

{

HAL_Init();

SystemClock_Config();

MX_GPIO_Init();

MX_USART1_UART_Init();

LCD_Init();

LCD_Clear();

int temp, humidity;

while (1)

{

if (DHT11_Read(&temp, &humidity) == HAL_OK)

{

displayData(temp, humidity);

controlDevices(temp, humidity);

}

HAL_Delay(2000);

}

}

void controlDevices(int temp, int humidity)

{

if (temp > TEMP_THRESHOLD) {

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, FAN_PIN, GPIO_PIN_SET);

} else {

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, FAN_PIN, GPIO_PIN_RESET);

}

if (humidity < HUMIDITY_THRESHOLD) {

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, HUMIDIFIER_PIN, GPIO_PIN_SET);

} else {

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_PORT, HUMIDIFIER_PIN, GPIO_PIN_RESET);

}

}

void displayData(int temp, int humidity)

{

char buffer[16];

sprintf(buffer, "Temp: %d C", temp);

LCD_DisplayString(buffer);

sprintf(buffer, "Humidity: %d %%", humidity);

LCD_DisplayString(buffer);

}

6. 系统调试与优化 调试：在开发过程中，需要多次测试DHT11传感器的响应时间与精度，确保采集的数据准确无误。同时，需要调试风扇与加湿器控制模块，保证其响应迅速且稳定。优化：在软件方面，可以加入更多的控制策略，例如温湿度变化的平滑处理，避免频繁开关设备；硬件方面，可以加入更精确的传感器或使用更高效的控制模块。 7. 结论与展望

本设计基于STM32单片机开发的智能温湿度监控与自动调节系统，能够实时采集温湿度数据并控制环境设备进行调节。通过LCD显示屏，用户可以实时查看环境数据。未来可以结合物联网技术，通过Wi-Fi或蓝牙实现远程监控，并将数据上传至云平台，进一步提高系统的智能化水平。

网址：基于STM32的智能温湿度监控与自动调节系统设计 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/622654

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