[嵌入式]基于STM32的智能室内环境检测系统

基于STM32的智能家具检测系统

闲来无事，用手头STM32做个项目。

成品功能：

1、不同基点可以同时检测不同环境的情况；

2、这些节点将数据发送给基站；

3、当基站检测到数据异常时，可以给手机发短信进行提醒；

材料

• STM32F103C8T6最小系统板两个
• OLED显示屏(IIC 四脚)两块
• 温湿度模块(DHT11)
• 气体传感器模块(TVOC/CO2 空气质量甲醛 二氧化碳测量)(SGP30)
• 空气质量传感器(MQ-135)
• 蓝牙模块(HC-05)两个
• 短信GSM无线模块(SIM800C)
• 杜邦线
• 电源(充电宝代替)
• 用keil5进行开发

开始制作。

制作过程

分为基点和基站，基点负责采集不同传感器信息并发送给基站；基站负责处理信息，并发送给手机。
基点：接收不同传感器采集的数据，打包一起，通过蓝牙模块发送给基站蓝牙模块。
基站：通过蓝牙接收数据，处理，判断，当数据不正常的时候，通过GSM发送短信给手机进行提醒。

系统制作

基点采用STM32F103C8T6作为主控；SGP30接3.3V供电，采用IIC进行数据传输；MQ-135接5V供电，有一个模拟输出，一个数字输出，我们这里用模拟输出，采集AD值，蓝牙模块接3.3v供电，串口传输；OLED接3.3v供电，采用IIC进行数据传输。
基站采用STM32F103C8T6作为主控；OLED接3.3v供电，采用IIC进行数据传输。GSM模块接5V供电，串口传输。

OLED模块调试

有机发光二极管又称为有机电激光显示，OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，功耗低。OLED由于同时具备自发光、不需要背光源（只上电是不会亮的，驱动程序和接线正确才会点亮）、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲面板、使用温度范围广、结构及制程简单等优异之特性。最先接触的12864屏都是LCD的，需要背光，功耗较高，而OLED的功耗低，更适合小系统；由于两者发光材料的不同，在不同的环境中，ILED的的显示效果更佳。模块供电可以是3.3V也可以是5V，不需要修改模块电路，OLED屏具有多个指令控制，可以控制OLED的亮度、对比度、开关升压电路等指令。操作方便，功能丰富。可显示汉字、ASCll、图案等。同时为了方便应用在产品上，预留4个M3固定孔，方便用户固定在机壳上。
模块通过IIC进行通讯。

硬件连接

IIC并没有端口限制，随便找两个普通IO接上即可。

软件测试

1.调用淘宝给的例程。
2. 根据自己的需要，通过取模软件，得到自己想要显示的汉字或者图片。
3.观察显示是否正确。

取模软件按照这样设置即可

将得到的值放到char Hzk[][32]这个数组中即可

SGP30模块调试

SGP30模块
SGP30主要是对空气质量进行检测。TVOC是一项重要指标，指总可挥发有机物气体。一般我们可以用它来反映甲醛的浓度。
SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物气体传感器，内集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号。另外，SGP易于集成，能够将金属氧化物气体传感器集成到移动设备中，为智能家居、家电和物联网应用中的环境监测开辟了新的可能性。主要用于甲醛的检测！
模块通过IIC进行通讯。

硬件连接

IIC并没有端口限制，随便找两个引脚接上即可。

软件测试

1. 配置好IIC通信。
2. 根据协议配置好数据接收。
3. 测试数据是否正确。

温湿度模块调试

DHT11模块
分辨率:16Bit
重复性:士1%RH
精 度:25℃士5%RH
互换性:可完全互换
响应时间:1/e(63%)25℃ 6s 1m/s 空气 6s
迟 滞:<士0.3%RH
长期稳定性:<±0.5%RH/yr
供 电:DC33~5.5V
供电电流:测量0.3mA待机60μA
采样周期:次大于2秒
湿度测量范围:20-95%RH
温度测量范围:0-50℃
温度分辨率:1℃

硬件连接

接一个普通IO作为数据输入(推挽输入)即可。

软件测试

1. 根据协议配置好数据接收。
2. 测试数据是否正确。

空气质量传感器模块调试

MQ-135模块

硬件连接

接AD输入(模拟输入)。

软件测试

1. 配置好ADC检测。
2. 测试数据是否正确。

蓝牙模块调试

HC-05模块
1、核心模块使用HC-05从模块，引出接口包括VCC,GND,TXD,RXD,KEY引脚、蓝牙连接状态引出脚（STATE），未连接输出低，连接后输出高；
2、led指示蓝牙连接状态，快闪表示没有蓝牙连接，慢闪表示进入AT模式，双闪表示蓝牙已连接并打开了端口；
3、底板设置防反接二极管，带3.3V LDO，输入电压3.6~6V，未配对时电流约30mA，配对后约10mA，输入电压禁止超过7V！
4、接口电平3.3V，可以直接连接各种单片机（51，AVR，PIC，ARM，MSP430等），5V单片机也可直接连接，无需MAX232也不能经过MAX232！
5、空旷地有效距离10米(功率等级为CLASS 2)，超过10米也是可能的，但不对此距离的连接质量做保证
6、配对以后当全双工串口使用，无需了解任何蓝牙协议，支持8位数据位、1位停止位、可设置奇偶校验的通信格式，这也是最常用的通信格式，不支持其他格式。
7、可以通过拉高34脚进入AT命令模式设置参数和查询信息；
8、体积小巧（3.57cm*1.52cm），工厂贴片生产，保证贴片质量。并套透明热缩管，防尘美观，且有一定的防静电能力。
9、可通过AT命令切换为主机或者从机模式，可通过AT命令连接指定设备；
10、支持从4800bps~1382400bps间的标准波特率；
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.16.cbf753edcP10kQ&id=39244262350&ns=1&abbucket=8#detail

硬件连接

两个蓝牙分别接到串口上。

软件测试

1. 我们将两块蓝牙配置成上电自动开启透传模式，波特率为9600，这样就不需要再去控制输出，只是接收两个牙传送的数据。（教程https://blog.csdn.net/weixin_42320020/article/details/88562539）
2. 配置好串口发送和接收，在主机那一段，还要具体去分析数据。
3. 测试数据是否正确。

GSM模块调试

ATK-SIM800C
此模块供电要求：5V 供电 ，电脑调试初期电脑USB供电可以满足要求。因为我们加了1000UF的大电容。长时间传输数据用电量大推荐1A以上的直流，TTL电平串口自适应兼容3.3V和5V单片机。可以直接连接单片机。待机在80MA左右，可以设置休眠状态在10MA左右低功耗。电脑调试USB–232和USB–TTL均可，根据各人配件而定。支持短信，数据，彩信，上网等。复位排针引出，可实现现场无人值守远程复位,带DTMF功能实现远程遥控功能。模块最大的优点是保留232口，在学习或者开发时可以监听51低端单片机和模块指令执行情况，能更快的找出原因，节省开发和学习的时间。[支持2，3，4G手机卡]。

硬件连接

两个串口线接在板子另一路串口上，还需要接12V独立供电。

AT指令测试模块调试

首先用AT指令测试模块，达到可以发短信，打电话。
下边是部分AT指令：

英文短信的发送

1. 设置字符集为AT+CSCS="GSM"；
2. 设置文本模式为AT+CMGF=1；
3. 发送短信的目的人为AT+CMGS="18********"；
4. 然后模块返回： >，此时我们输入我们需要发送的内容：ATK-SIM800C MSG SEND TEST；
5. 在发送完内容以后， 最后以十六进制（HEX）格式单独发送（不用添加回车）： 1A（即 0X1A），即可启动一次短信发送。
6. 稍等片刻，在短信成功发送后，模块返回如： +CMGS： 39，的确认信息，表示短信成功发送

中文短信的发送

1. 首先发送AT+CMGF=1， 设置为文本模式；
2. 设置文本模式参数AT+CSMP=17,167,2,25；
3. 设置字符集为AT+CSCS="UCS2"；
4. 首先要用将号码和发送内容转换为UNICODE 字符串，
   1.号码182********，转换后的 UNICODE 字符串（去掉空格后）为：
   2.00310038003200390030003100390035003600330032
   3.ATK-SIM800C 中英文短信发送测试，装换后的 UNICODE 字符串为：
   4.00410054004B002D00530049004D003800300030004300204E2D82F1658777ED4FE153D
   190016D4B8BD5

由于使用了 UCS2字符集，所有字符/数字/汉字，都必须使用 UNICODE 编码

5. 发送： AT+CMGS=”00310038003200390030003100390035003600330032” ,这个指
   令，然后模块返回:>
6. 此时我们输入我们需要发送的内容： 00410054004B002D00530049004D003800300030004300204E2D82F1658777ED4FE153D 190016D4B8BD5 注意，此可以不用发送回车了；
7. 在发送完内容以后，最后以十六进制（HEX）格式当独发送（不用添加回
   车）： 1A（即 0X1A），启动一次短信发送。
   
   一次中英文短信发送成功。

代码测试

我们要做的就是将上述步骤自动化，这里我们做的是英文短信，因为英文短信简单，也足够满足我们的需求。

1. 初始化
2. 短信测试

3. 这样既可得到我们需要的内容

GSM模块代码

//SIM800C主测试程序

void sim800c_test(void)
{	
	OLED_Clear();
	sim800c_send_cmd((u8*)0X1A,"+CMGS:",10);
	delay_ms(1000); 
	while(sim800c_send_cmd("AT","OK",100))//检测是否应答AT指令 
	{
		OLED_ShowString(40,3,"SBLJZ   ",16);	//连接成功
		sim800c_send_cmd((u8*)0X1A,"+CMGS:",10);
		delay_ms(800);
	} 
	OLED_ShowString(40,3,"LJCG   ",16);	//连接成功
	delay_ms(10); 
	while(sim800c_send_cmd("AT+CMGF=1","OK",200)){}			//设置文本模式 
		OLED_ShowString(40,3,"WBMS   ",16);//文本模式
	while(sim800c_send_cmd("AT+CSCS=\"GSM\"","OK",200)){}		//设置TE字符集为UCS2 
		OLED_ShowString(40,3,"ZFMS   ",16);//字符模式
	//发送短信测试
		OLED_ShowString(40,3,"ZZSZ    ",16);	//正在发送
	if(sim800c_send_cmd("AT+CMGS=\"13113131313\"",">",800) == 0);
	printf(temp_table_Send);
	if(sim800c_send_cmd((u8*)0X1A,"+CMGS:",800)==0){OLED_ShowString(40,3," FSCG   ",16);return;}
		OLED_ShowString(40,3," FSSB   ",16);
	USART_RX_STA_2=0;
	if(USART_RX_STA_2&0X8000)sim_at_response(1);//检查从GSM模块接收到的数据 
}

这样就可以了。

最后完善代码逻辑。

通过接收基点发来的数据，经过分析后，当出现超过阈值的数值之后发送一次短信，知道本次恢复正常后再次超过阈值才会发送第二次短信。

这是整个实验的效果视频。
https://www.bilibili.com/video/BV1CR4y1A7Mf?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
最后附上完整的项目文件。自行下载。
https://download.csdn.net/download/weixin_42320020/85319611
这个项目到这里就算完了。
还有很多不足的地方，希望大佬可以指正。也希望和爱好者交流学习。

禁止转载！！！
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