基于STM32的室内温湿度采集控制系统
嵌入式工程师成长日记 2025-01-03

系统主要功能

该系统为温湿度采集控制系统,设计通过STM32+Keil编写嵌入式芯片代码,并通过Proteus搭建硬件电路,其主要的功能有:以STM32为最小系统电路进行连接,用液晶显示屏显示温度、湿度数据。同时用温湿度传感器进行温湿度的采集与测量。温湿度采集器可以通过按钮进行温湿度测量的转化。通过按键可以设置阈值。当温度达到报警的阈值时散热继电器开始工作,带动发动机进行转动,由此来达到散热的目的。当湿度达到一定的阈值时,洒水继电器开始工作,这里以LED灯亮代表工作。该系统就是采集室内温湿度,当不满足要求时自动进行室内温度、湿度的调整。

电路原理图

温湿度测量模块

本模块主要进行温湿度的测量,原本使用DBS18B20进行温度测量,但是DBS18B20未仿真成功,上网查询资料,仿照类似的电路,设计并使用了DHT11进行温度测量,同时发现,DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。其精度湿度±5%RH, 温度±2℃,量程湿度5~95%RH, 温度-20~+60℃。参考网上的代码,进行修改和加工,虽然过程中出现了很多错误,但最终还是成功的仿真出来。实现了温湿度的测量。接口连接,如图所示:

散热模块

该模块功能是:当传感器接收温度超过所设置的阈值温度时,进行室内温度的散热。使用电动机进行散热,在实际电路中,电动机可以连接风扇等设备进行温度散热。

该电路连接使用了继电器的连接方法,继电器是一种电控制器件,具有控制系统(输入回路)和被控制系统(输出回路)之间的互动关系,实际上就是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”,在电路中起着自动调节、安全保护、电路转换等作用。当流入继电器的电流乘以继电器的标称电阻达到其标称电压时,继电器就在磁场作用下将原先悬置的开关拉到另一个开关处,即由“常开触点”到“常闭触点”。

洒水模块

该模块功能是:当检测到室内湿度不满足条件时,洒水器进行工作。其电路连接仿照散热继电器进行连接。因为没有实物,所以用LED亮代表洒水器工作,由此进行模拟。接口连接,如图所示:

按键控制模块

该模块的作用是:通过按键进行温湿度阈值的设置,PB0选择设置的对象,是温度还是湿度,同时PB1、PB2进行设置阈值的增大或者减小。接口连接,如图所示:

DHTT11温湿度采集函数的配置

#include "DHT11.h"#define DHT_SetBit()	GPIO_SetBits(DHT_GPIO, DHT_GPIO_PIN)#define DHT_ResetBit()	GPIO_ResetBits(DHT_GPIO, DHT_GPIO_PIN)#define DHT_ReadBit()	GPIO_ReadInputDataBit(DHT_GPIO, DHT_GPIO_PIN) static void DHT_Set_Output(void);			//设置为输出模式static void DHT_Set_Input(void);			//设置为输入模式 DHT11_TypeDef DHT11;					      	//全局变量/*********************************************************************************************** Function Name : DHT11_Init* Description : 湿度传感器IO初始化*******************************************************************************/void DHT_Set_Output(void){ GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT_GPIO_PIN;  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  GPIO_Init(DHT_GPIO, &GPIO_InitStructure);  }void DHT_Set_Input(void){ GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT_GPIO_PIN;  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  GPIO_Init(DHT_GPIO, &GPIO_InitStructure);  }void DHT11_Init(void){ //GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;  RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT_RCC, ENABLE);	 //使能端口时钟  DHT_Set_Output(); DHT11.Tem_H = 0; DHT11.Tem_L = 0; DHT11.Hum_H = 0; DHT11.Hum_L = 0;  //DHT_W_DATA=1; }/******************************************************************************** Function Name :  DHT11_Byte* Description : 读取温湿度一个字节*******************************************************************************/int DH21_ReadByte(void){ int data=0; char i; char cout;  for(i=0; i<8; i++) { //读取50us的低电平 cout=1; while(!DHT_ReadBit() && cout++);  //延时30us之后读取IO口的状态 delay_us(24);  //先把上次的数据移位,再保存本次的数据位 data = data << 1;  if(DHT_ReadBit() == Bit_SET) {  data |= 1; }   //等待输入的是低电平,进入下一位数据接收 cout=1; while(DHT_ReadBit() && cout++); }  return data;}/******************************************************************************** Function Name :  DHT11_Read* Description : 读取温湿度*******************************************************************************/int DHT11_ReadData(void){ unsigned int cout = 1; unsigned int T_H, T_L, H_H, H_L, Check;  //设置为IO口输出模式 DHT_Set_Output(); DHT_W_DATA=1; //1、MCU开始起始信号 DHT_ResetBit(); delay_ms(18);		//拉低至少18ms DHT_SetBit();  //delay_us(20);		//拉高20~40us  //设置为IO口输入模式 DHT_Set_Input();  //2、读取DH21响应 if(DHT_ReadBit() == Bit_RESET) { //等待80us的高电平 cout = 1; while(DHT_ReadBit() && cout++);  //等待80us的低电平 cout = 1; while(!DHT_ReadBit() && cout++); delay_us(54);  //读取8bit的湿度整数数据 H_H = DH21_ReadByte();  //读取8bit的湿度小数数据 H_L = DH21_ReadByte();  //读取8bit的温度整数数据 T_H = DH21_ReadByte();  //读取8bit的温度小数数据 T_L = DH21_ReadByte();  //读取8bit的校验和 Check = DH21_ReadByte();  if(Check == (H_H + H_L + T_H + T_L)) { DHT11.Hum_H = H_H; DHT11.Hum_L = H_L; DHT11.Tem_H = T_H; DHT11.Tem_L = T_L;  return 1; } else { return 0; } } return 0;}/** * @brief  获取温度*/int DHT11_GetTem(void){ return (DHT11.Tem_H << 8 | DHT11.Tem_L);} /** * @brief  获取湿度  */int DHT11_GetHum(void){ return (DHT11.Hum_H << 8 | DHT11.Hum_L);}

主函数函数的配置(其包含液晶显示屏的使用、中断函数的使用、按键的控制等)

#include "main.h"/****全局变量******************************************/uint8_t lcd_dat1[20];//液晶第一行uint8_t lcd_dat2[20];//液晶第二行uint16_t temp_dat;//温度变量uint16_t hum_dat;//湿度变量uint16_t set_temp_dat=27;//设置温度变量uint16_t set_hum_dat=50;//设置湿度变量uint8_t setnum;//设置变量 /**********函数申明****************************************/void ADC1_Init(void);uint16_t Read_Adc1(uint8_t ch);//通道采样1次uint16_t light_intensity(uint32_t dat);//光强函数;void KEY_IO_Init(void);//按键初始化void EXTIx_Init(void);//外部中断void Relay_IO_Init(void); //控制继电器引脚io初始化void EXTI0_IRQHandler(void);void EXTI1_IRQHandler(void);void EXTI2_IRQHandler(void);/***************************************** main函数*****************************************/int main(void){ uint8_t count_i; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断向量分组 2 //按键和继电器引脚初始化 KEY_IO_Init(); Relay_IO_Init(); EXTIx_Init();//外部中断初始化 LCD_init();    //LCD1602初始化 LCD_clr();//LCD清屏幕 DHT11_Init();//温湿度传感器初始化 ADC1_Init();//adc采样初始化 用于ad类型传感器 while(1){  count_i++; //if(count_i>50) { //传感器数据采集 if(DHT11_ReadData())//温湿度采集 { temp_dat=DHT11_GetTem(); temp_dat=temp_dat/256; delay_ms(10); hum_dat=DHT11_GetHum(); hum_dat=hum_dat/256; }  //液晶显示:T温度  H湿度  sprintf(lcd_dat1,"T:%d    H:%d \n",temp_dat,hum_dat);//转换温度,湿度 LCD_prints(0,0,lcd_dat1);//液晶显示第一行 if(setnum==0) { sprintf(lcd_dat2,"  %d   %d   \n",set_temp_dat,set_hum_dat);  LCD_prints(0,1,lcd_dat2);//液晶显示第二行 } if(setnum	== 1) { sprintf(lcd_dat2,"  %d^  %d  \n",set_temp_dat,set_hum_dat);  LCD_prints(0,1,lcd_dat2);//液晶显示第二行 } if(setnum	== 2) { sprintf(lcd_dat2,"  %d   %d^  \n",set_temp_dat,set_hum_dat);  LCD_prints(0,1,lcd_dat2);//液晶显示第二行 } if(setnum	== 3) { sprintf(lcd_dat2,"  %d   %d   ^\n",set_temp_dat,set_hum_dat);  LCD_prints(0,1,lcd_dat2);//液晶显示第二行 } } if(temp_dat>set_temp_dat)//比较温度 Relay1=1; else Relay1=0; if(hum_dat Relay2=1; else Relay2=0;  } return 0;}}

运行仿真图:



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