文章目录
一、前言
实物项目成品：
仿真项目成品：
哔哩哔哩开源视频链接（复制浏览器打开）：
https://www.bilibili.com/video/BV1sCY76kEEB/?vd_source=10da4d04d580bd6b34f7298120737c50
（资料分享见文末）
二、项目功能简介
【开源】STM32单片机环境质量监测系统（代码+原理图+仿真）-编号：CY26039
功能介绍:
(1) 传感器采集：采集环境温湿度、JW01 甲醛浓度、MQ-7 一氧化碳浓度以及 PM2.5 粉尘浓度数据。
(2) OLED 显示：OLED 屏幕实时刷新并展示全部环境检测数据。
(3) 按键阈值设置：按键支持对温湿度、甲醛、一氧化碳、PM2.5 各项参数独立设置报警阈值。
(4) 自动控制：当温湿度、甲醛、一氧化碳、PM2.5 中任意一项检测数据超出设定阈值，系统自动控制继电器开启风扇通风，同时驱动蜂鸣器进行报警提示。
(5) 机智云远程监控：通过机智云手机 APP，可以远程实时查看所有传感器环境数据，并且支持远程修改各项环境参数的报警阈值。
三、PCB设计
四、原理图设计
五、程序设计
代码如下（）：
c
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "adc.h"
#include "gpio.h"
#include "OLED_I2C.h"
#include "timer.h"
#include "MQ7.h"
#include "dht11.h"
#include "usart2.h"
#include "usart3.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#define STM32_RX2_BUF Usart2RecBuf //串口2接收缓存区
#define STM32_Rx2Counter Rx2Counter //串口2接收字节计数
#define STM32_RX2BUFF_SIZE USART2_RXBUFF_SIZE //串口2接收缓存大小
#define STM32_RX3_BUF Usart3RecBuf //串口3接收缓存区
#define STM32_Rx3Counter Rx3Counter //串口3接收字节计数
#define STM32_RX3BUFF_SIZE USART3_RXBUFF_SIZE //串口3接收缓存大小
#define RATIO 1.0 //校准系数，选择范围0.1~1.0 （传感器一般不需要校准，选择1.0即可）
u16 PM25_Value = 0; //PM2.5
u16 PM25_Value_max = 200; //PM2.5报警值
u8 pmBuf[5]; //pm2.5数据缓存数组
u8 ch2oBuf[8]; //甲醛数据缓存数组
char display[16];
unsigned char setn=0; //记录设置键按下的次数
unsigned char temperature=0; //温度变量
unsigned char humidity=0; //湿度变量
unsigned int CH2O_mgvalue = 0; //甲醛变量
unsigned char setTempValue=35; //温度设置值
unsigned char setHumiValue=75; //湿度设置值
unsigned int setCH2OValue=10; //甲醛设置值
unsigned char i=0;
unsigned int co_ppm = 0; //co值
unsigned int setCoMaxValue=200; //CO上限
bool shuaxin = 1; //刷新数据标志
bool shanshuo = 0; //液晶闪烁标志
bool sendFlag = 1; //串口发送数据标志
void displayOriginalInt(void) //显示原始页面
{
// OLED_Fill_Row(0xff,0); //反白显示
// OLED_Fill_Row(0xff,1); //反白显示
for(i=0;i<2;i++)OLED_ShowCN(i*16+0,0,i+18,0);//显示中文：温度
for(i=0;i<2;i++)OLED_ShowCN(i*16+71,0,i+20,0);//显示中文：湿度
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16+0,6,i+24,0);//显示中文：一氧化碳
for(i=0;i<2;i++)OLED_ShowCN(i*16+0,4,i+4,0);//显示中文：甲醛
OLED_ShowStrPm(0, 2, 2,0);
OLED_ShowStr(16, 2, "2.5:", 2,0);
OLED_ShowChar(64,6,':',2,0);
OLED_ShowChar(32,4,':',2,0);
OLED_ShowCentigrade(48, 0,0);
OLED_ShowChar(119,0,'%',2,0);
}
void Get_PM2_5(void) //获取PM2.5值
{
char i = 0;
STM32_Rx3Counter = 0;
if(B_RX_OK == 1) //串口数据接收完成
{
for(i = 0; i < 4; i++)
{
pmBuf[i] = STM32_RX3_BUF[i];
}
/* 校验数据是否接收正确，校验方法：判断前面3个字节累加和取低7位是否和最后第4个字节相等 */
if(((pmBuf[0]+pmBuf[1]+pmBuf[2])&0x7F) == pmBuf[3])
{
PM25_Value = (unsigned int)((pmBuf[1]*128) + pmBuf[2]) * RATIO; //计算PM2.5(ug/m3) = (pmBuf[1]*128) + pmBuf[2] ；
}
B_RX_OK = 0;
}
}
void Get_CH2O(void) //获取甲醛
{
char i = 0;
u16 sum1=0;
u8 sum2=0;
if(rev_stop == 1) //数据接收完成了
{
for(i = 0; i < 8; i++)
{
sum1 += STM32_RX2_BUF[i]; //累加和
}
sum2=(unsigned char)sum1;
if(sum2 == STM32_RX2_BUF[8]) //校验数据是否正确: 校验和(B8)=unit_8(B0+B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7)
{
CH2O_mgvalue = (STM32_RX2_BUF[4]*256 + STM32_RX2_BUF[5]); //计算甲醛值
}
rev_stop = 0;
}
}
void Get_MQ7_PPM(void) //读取一氧化碳值
{
co_ppm = MQ7_readPpm(); //读取一氧化碳ppm值
if(co_ppm >= 1000)co_ppm = 1000; // 最大1000ppm
if((co_ppm>=setCoMaxValue) && shanshuo) //co超过上限，液晶闪烁显示
{
OLED_ShowStr(71, 6, " ppm", 2,0);
}
else
{
if(co_ppm >= 1000)sprintf(display,"%04dppm",co_ppm);
else sprintf(display," %03dppm",co_ppm);
OLED_ShowStr(71, 6, (u8 *)display, 2,0); //显示一氧化碳
}
}
void displaySetValue(void) //显示设置的值
{
if(setn == 1)
{
/*显示温度上限*/
OLED_ShowChar(52,4,setTempValue/10+'0',2,0);
OLED_ShowChar(60,4,setTempValue%10+'0',2,0);
OLED_ShowCentigrade(70, 4,0);
}
if(setn == 2)
{
/*显示湿度上限*/
OLED_ShowChar(52,4,setHumiValue/10+'0',2,0);
OLED_ShowChar(60,4,setHumiValue%10+'0',2,0);
OLED_ShowChar(68,4,'%',2,0);
OLED_ShowChar(76,4,' ',2,0);
}
if(setn == 3)
{
/*显示甲醛上限*/
sprintf(display,"%4.2fmg/m3",(float)setCH2OValue/100);
OLED_ShowStr(28, 4, (u8 *)display, 2,0);
}
if(setn == 4)
{
/*显示PM2.5上限*/
sprintf(display,"%03dug/m3 ",PM25_Value_max);
OLED_ShowStr(28, 4, (u8 *)display, 2,0);
}
if(setn == 5)
{
/*显示CO上限*/
sprintf(display," %dppm ",setCoMaxValue);
OLED_ShowStr(27, 4, (u8 *)display, 2,0);
}
}
void keyscan(void) //按键扫描
{
if(KEY1 == 0) //设置按键按下
{
delay_ms(20);
if(KEY1 == 0)
{
while(KEY1 == 0);
BEEP=0;
setn ++;
if(setn == 1)
{
OLED_CLS(0); //清屏
// OLED_Fill_Row(0xFF,0); //填充白色
// OLED_Fill_Row(0xFF,1); //填充白色
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16+32,0,i+6,0);//显示中文：设置温度
/* 显示直线框 */
// OLED_DrawHorizLine(63,0,127);
// OLED_DrawVerticaLine(0,2,8);
// OLED_DrawVerticaLine(127,2,8);
delay_ms(150);
}
if(setn == 2)
{
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16+32,0,i+10,0);//显示中文：设置湿度
}
if(setn == 3)
{
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16+32,0,i+14,0);//显示中文：设置甲醛
}
if(setn == 4)
{
for(i=0;i<2;i++)OLED_ShowCN(i*16+24,0,i+14,0);//显示中文：设置
OLED_ShowStrPm(56, 0, 2,0);
OLED_ShowStr(72, 0, "2.5", 2,0);
}
if(setn == 5)
{
for(i=0;i<6;i++)OLED_ShowCN(i*16+16,0,i+22,0);//显示中文：设置一氧化碳
}
if(setn >= 6) //设置按键按下6次，退出设置
{
setn = 0;
OLED_CLS(0); //清屏
displayOriginalInt(); //显示主页
}
displaySetValue(); //显示设置的值
}
}
if(KEY2 == 0) //加键按下
{
delay_ms(80);
if(KEY2 == 0)
{
if(setTempValue<99 && setn==1)setTempValue++; //温度上限加
if(setHumiValue<99 && setn==2)setHumiValue++; //湿度上限加
if(setCH2OValue<999 && setn==3)setCH2OValue++; //甲醛上限加
if(PM25_Value_max<999 && setn==4)PM25_Value_max++; //PM2.5上限加
if(setCoMaxValue<1000 && setn==5)setCoMaxValue++; //一氧化碳上限加
displaySetValue(); //显示设置的值
}
}
if(KEY3 == 0) //减键按下
{
delay_ms(80);
if(KEY3 == 0)
{
if(setTempValue>0 && setn==1)setTempValue--; //温度上限减
if(setHumiValue>0 && setn==2)setHumiValue--; //湿度上限减
if(setCH2OValue>0 && setn==3)setCH2OValue--; //甲醛上限减
if(PM25_Value_max>0 && setn==4)PM25_Value_max--; //pm2.5上限减
if(setCoMaxValue>0 && setn==5)setCoMaxValue--; //一氧化碳上限减
displaySetValue(); //显示设置的值
}
}
}
int main(void)
{
u16 timeCount=200;
bool delay_600ms=1;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_Configuration(); //中断优先级配置
KEY_GPIO_Init(); //按键引脚初始化
delay_ms(300);
I2C_Configuration(); //IIC初始化
OLED_Init(); //OLED液晶初始化
OLED_CLS(0); //清屏
KEY_GPIO_Init(); //按键引脚初始化
OLED_ShowStr(0, 2, " loading... ", 2,0);//显示加载中
while(DHT11_Init())
{
OLED_ShowStr(0, 2, " DHT11 Init! ", 2,0);//显示DHT11初始化！
delay_ms(500);
}
delay_ms(1000);
Adc_Init(); //ADC初始化
OLED_CLS(0); //清屏
USART2_Init(9600); //串口2初始化
USART3_Init(9600); //串口3初始化
displayOriginalInt(); //显示原始界面
TIM3_Init(99,719); //定时器初始化，定时1ms
//Tout = ((arr+1)*(psc+1))/Tclk ;
//Tclk:定时器输入频率(单位MHZ)
//Tout:定时器溢出时间(单位us)
while(1)
{
keyscan(); //按键扫描
if(setn == 0) //不在设置状态下
{
timeCount ++;
if(timeCount >= 10)
{
timeCount = 0;
DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity); //读取温湿度
}
if(shuaxin == 1) //大概300ms刷新一下
{
shuaxin = 0;
delay_600ms = !delay_600ms;
if(temperature>=setTempValue && shanshuo) //温度超过上限，液晶闪烁显示
{
OLED_ShowChar(32,0,' ',2,0);
OLED_ShowChar(40,0,' ',2,0);
}
else
{
OLED_ShowChar(32,0,temperature/10+'0',2,0); //显示温度
OLED_ShowChar(40,0,temperature%10+'0',2,0);
}
if(humidity>=setHumiValue && shanshuo) //湿度超过上限，液晶闪烁显示
{
OLED_ShowChar(103,0,' ',2,0);
OLED_ShowChar(111,0,' ',2,0);
}
else
{
OLED_ShowChar(103,0,humidity/10+'0',2,0); //显示湿度
OLED_ShowChar(111,0,humidity%10+'0',2,0);
}
Get_MQ7_PPM(); //读取一氧化碳值
Get_CH2O(); //读取甲醛
if((CH2O_mgvalue/10)>=setCH2OValue && shanshuo) //甲醛超过上限，液晶闪烁显示
{
OLED_ShowStr(46, 4, " mg/m3", 2,0);
}
else
{
sprintf(display,"%.3fmg/m3",(float)CH2O_mgvalue/1000);
OLED_ShowStr(46, 4, (u8 *)display, 2,0); //显示甲醛
}
if(delay_600ms)
{
Get_PM2_5(); //读取PM2.5
if(PM25_Value>999)PM25_Value=999;
}
if(PM25_Value>=PM25_Value_max && shanshuo) //pm2.5超过上限，液晶闪烁显示
{
OLED_ShowStr(56, 2, " ug/m3", 2,0);
}
else
{
sprintf(display,"%03dug/m3",PM25_Value);
OLED_ShowStr(56, 2, (u8 *)display, 2,0); //显示PM2.5
}
if(temperature>=setTempValue || humidity>=setHumiValue || (CH2O_mgvalue/10)>=setCH2OValue || PM25_Value>=PM25_Value_max || co_ppm>=setCoMaxValue)
{BEEP = 1; RELAY=1;} //超出上限，蜂鸣器提醒。开启风扇
else
{BEEP = 0; RELAY=0;} //关闭风扇和蜂鸣器
}
}
delay_ms(10);
}
}
void TIM3_IRQHandler(void)//定时器3中断服务程序，用于记录时间
{
static u16 timeCount1 = 0;
static u16 timeCount2 = 0;
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); //清除中断标志位
timeCount1 ++;
timeCount2 ++;
if(timeCount1 >= 300) //300ms刷新标志置1
{
timeCount1 = 0;
shanshuo = !shanshuo;
shuaxin = 1;
}
if(timeCount2 >= 1000) //800ms发送数据标志置1
{
timeCount2 = 0;
sendFlag = 1;
}
}
}六、包含内容
七、资料分享
资料获取：请查看主页介绍搜索或观看开源视频获取