stm32+mqtt+Onenet云平台+esp8266项目
一、系统设计目标与原理
本设计以 STM32F103C8T6 为控制核心，构建温湿度传感器采集报警系统，旨在实现对特定环境温湿度的实时监测与异常报警。核心目标是监测温度（-40℃~85℃，精度 ±0.5℃）、湿度（0%~100% RH，精度 ±3% RH），支持用户自定义温湿度上下限阈值，当检测值超出阈值时，立即触发声光报警。
1、采集温度和湿度数据，在OLED显示屏上显示相关数值。
2、可以通过按键设置温度、湿度阀值，当温度或者湿度超过设定的阀值时，会触发声光报警功能。
3、APP可以远程控制单片机声光报警功能、LED灯开关功能。
4、单片机采集到的数据可以远程发送给APP，在APP上展示温度和湿度数据。
系统工作原理基于 "采集 - 判断 - 报警" 的闭环逻辑：STM32 通过温湿度传感器实时获取环境参数，经数据处理后与预设阈值比对；若参数超标，驱动报警装置工作并记录报警事件；实时数据与报警状态通过显示屏同步展示，用户可通过按键交互修改阈值或查看历史数据。STM32 的高效处理能力确保数据采集的连续性与报警的及时性，传感器的高精度特性保障监测数据的可靠性。
二、硬件架构设计
硬件架构以 STM32F103C8T6 为核心，主要包含六大模块：
（一）核心控制模块
STM32F103C8T6 作为主控制器，负责数据采集、逻辑判断与外设控制，关键资源配置：
I2C1：连接温湿度传感器（AH20），实现数据通信。
GPIO：控制报警装置（蜂鸣器、LED）、按键输入与显示屏。
USART1：预留串口接口，可扩展蓝牙模块实现远程报警。
系统时钟：8MHz 外部晶振，倍频至 72MHz，确保指令高效执行。
内部 Flash：存储历史报警记录（最多 100 条）与用户设置的阈值参数。
（二）温湿度采集模块
采用 SHT30 数字温湿度传感器，具备以下特性：
通信接口：I2C 总线（SCL=PB6，SDA=PB7），支持 100kHz/400kHz 通信速率。
测量性能：温度测量范围 - 40℃~85℃，湿度 0%~100% RH，重复性 ±0.1℃/±0.5% RH。
供电：3.3V 直流供电，工作电流≤1.5mA（测量模式），待机电流≤0.5μA，低功耗特性适合长时间监测。
硬件设计：传感器与 STM32 之间串联 4.7kΩ 上拉电阻，确保 I2C 信号稳定，PCB 布局时远离热源与干扰源。
（三）报警输出模块
声光报警：
蜂鸣器：有源蜂鸣器（5V 供电），通过 NPN 三极管（2N3904）驱动，基极限流电阻 1kΩ，报警时发出 1kHz 持续声响。
LED 指示灯：红色高亮度 LED，与蜂鸣器同步工作，通过 220Ω 限流电阻连接至 STM32 的 GPIO 引脚（PA0），报警时闪烁（频率 2Hz）。
驱动逻辑：STM32 输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器与 LED 工作；输出低电平时关闭。
（四）人机交互模块
显示模块：1602 字符型 LCD（并行接口），通过 GPIO 连接 STM32（RS=PA1，RW=PA2，E=PA3，D0-D7=PB0-PB7），显示内容包括：
实时温湿度："T:25.3℃ H:58% RH"
阈值范围："T:10-30℃ H:40-70% RH"
报警状态："ALARM! T:32.5℃"
按键控制：3 个独立按键（设置键、加键、减键），分别连接至 STM32 的 PB12、PB13、PB14 引脚，功能如下：
设置键：短按进入阈值设置模式，长按（3 秒）复位报警状态。
加 / 减键：在设置模式下调节阈值数值，短按步进 1℃/1% RH，长按快速调节。
（五）电源模块
供电方案：5V 直流电源输入，经以下转换：
3.3V 输出：通过 AMS1117-3.3V 线性稳压器为 STM32、SHT30 传感器供电。
5V 输出：直接为蜂鸣器、LCD 显示屏供电。
保护电路：输入端串联 1A 自恢复保险丝，防止过流损坏；输出端并联 100μF 电解电容与 0.1μF 陶瓷电容，滤除电源纹波，确保供电稳定。
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