标题: 基于STM32单片机的PM2.5环境监测系统设计 [打印本页]

---

作者: meno    时间: 2024-12-16 12:47
标题: 基于STM32单片机的PM2.5环境监测系统设计
一.项目背景
最近为了完成交付的任务，遂重制了一下小项目用STM32做一个小型的环境监测系统。
        项目整体示意框图如下：


二.器件选择

• 单片机（STM32F103）
• 数字温湿度模块（DHT11）
• 液晶显示模块（0.8寸OLED）
• 粉尘传感器模块（GP2Y10）
• 报警模块（蜂鸣器）
• 按键控制模块（独立按键）
  

        由于笔者觉得时钟模块没什么必要性，就没再加DS1302上去了。
三.PCB绘制
PCB推荐使用嘉立创专业版绘制，对于初学者来说简单易上手，而且这种DIY的小玩意绘制的PCB大小控制在10*10以内还可以免费打样。
        嘉立创很方便的一点是可以使用它内部自带的在线库，省去了自己画封装画元件的步骤，非常简单，但是注意要辨别这里的元件封装的正确性，因为有些元件封装是用户贡献的，所以有些地方不一定正确，各位读者如果是小白的话一定要注意辨别是否符合自己的需求！！！


四.核心代码
以下只对部分核心代码做展示。


Task.c

1. #include "Task.h"
   
2. 
   
3. uint8_t Prime_Mode = 0;
   
4. uint8_t Start_Mode = 0;
   
5. uint8_t Threshold_Mode = 0;//温度调节模式
   
6. bool isCollecting = false;
   
7. 
   
8. int Humidity = 0,Temperature = 0;
   
9. float Dust_Concentration = 0;
   
10. uint8_t TemperatureMax = 30;
    
11. uint8_t TemperatureMin = 10;
    
12. 
    
13. uint8_t DataRead_Count = 0;//数据采集计次
    
14. uint8_t Blink_Count = 0;//闪烁
    
15. uint16_t Timer_2000ms = 0;//数据采集间隔
    
16. uint16_t Timer_Blink = 0;//
    
17. 
    
18. void Task_Test(void)
    
19. {
    
20.         //LCD_Test();
    
21.         //Key_Test();
    
22. }
    
23. 
    
24. void Device_Init(void)
    
25. {
    
26.         LCD_Init();
    
27.         Buzzer_Init();
    
28.         DHT11_Init();
    
29.         GP2Y10_Init();
    
30.         Key_Init();
    
31. }
    
32. 
    
33. void Task_Key(void)
    
34. {
    
35.         uint8_t Key_Number = Key_Scan();
    
36.         
    
37.         if(Prime_Mode == 2)
    
38.         {
    
39.                 if(Key_Number == 1)
    
40.                 {
    
41.                         LCD_Clear();
    
42.                         Start_Mode = 1;
    
43.                         Prime_Mode = 0;
    
44.                         isCollecting = false;
    
45.                 }
    
46.         }
    
47.         else
    
48.         {
    
49.                 if(Key_Number == 1)
    
50.                 {
    
51.                         LCD_Clear();
    
52.                         Start_Mode ^= 1;
    
53.                         Prime_Mode = 0;
    
54.                         isCollecting = false;
    
55.                 }
    
56.         }
    
57. 
    
58.         if(Prime_Mode == 2)
    
59.         {
    
60.                 if(Key_Number == 2)
    
61.                 {
    
62.                         LCD_Clear();
    
63.                         Threshold_Mode ^= 1;
    
64.                 }
    
65.                
    
66.         }
    
67.         else
    
68.         {
    
69.                 if(Key_Number == 2)
    
70.                 {
    
71.                         LCD_Clear();
    
72.                         Prime_Mode = 1;
    
73.                         isCollecting = false;
    
74.                 }
    
75.         }
    
76.                
    
77. 
    
78.         //设置报警阈值
    
79.         if(Key_Number == 3)
    
80.         {
    
81.                 LCD_Clear();
    
82.                 Prime_Mode = 2;
    
83.                 isCollecting = false;
    
84.                
    
85.                 if(Threshold_Mode == 0)//高温阈值++
    
86.                 {
    
87.                         ++TemperatureMax;
    
88.                 }
    
89.                 if(Threshold_Mode == 1)//低温阈值++
    
90.                 {
    
91.                         ++TemperatureMin;
    
92.                 }
    
93.         }
    
94.         if(Key_Number == 4)
    
95.         {
    
96.                 LCD_Clear();
    
97.                 Prime_Mode = 2;
    
98.                 isCollecting = false;
    
99.                
    
100.                 if(Threshold_Mode == 0)//高温阈值++
     
101.                 {
     
102.                         --TemperatureMax;
     
103.                 }
     
104.                 if(Threshold_Mode == 1)//低温阈值++
     
105.                 {
     
106.                         --TemperatureMin;
     
107.                 }
     
108.         }
     
109. }
     
110. 
     
111. void filter_and_smooth(float *data, int size, float *smoothed_data) {
     
112.     // 滤除0
     
113.     int count = 0;
     
114.     for (int i = 0; i < size; i++) {
     
115.         if (data[i] != 0) {
     
116.             smoothed_data[count++] = data[i];
     
117.         }
     
118.     }
     
119. 
     
120.     // 平滑曲线
     
121.     for (int i = 0; i < count - 2; i++) {
     
122.         smoothed_data[i] = (smoothed_data[i] + smoothed_data[i + 1] + smoothed_data[i + 2]) / 3.0;
     
123.     }
     
124. }
     
125. 
     
126. 
     
127. void Task_DataCollect(void)
     
128. {
     
129.         //DHT11_Read(&Humidity,&Temperature);
     
130.         if ( DHT11_Read(&Humidity,&Temperature) !=0 )
     
131.         {
     
132.                 DHT11_Init();
     
133.         }
     
134.         Dust_Concentration = Get_PM25_Average_Data();//采集粉尘浓度数据
     
135. //        printf("Humidity:%d\n",Humidity);
     
136. //        printf("Temperature:%d\n",Temperature);
     
137. //        printf("PM2.5:%f\n",Dust_Concentration);
     
138.         printf("%f\n",Dust_Concentration/10);
     
139. }
     
140. 
     
141. void Task_Alarm(void)
     
142. {
     
143.         if(Temperature > TemperatureMax || Temperature < TemperatureMin)
     
144.         {
     
145.                 Buzzer_Control(ON);
     
146.                 mdelay(20);
     
147.                 Buzzer_Control(OFF);
     
148.                 mdelay(20);
     
149.         }        
     
150. }
     
151. 
     
152. 
     
153. void Task_OLED(void)
     
154. {
     
155.         switch(Prime_Mode)
     
156.         {
     
157.                 case 0:
     
158.                 {
     
159.                         //控制启动关机
     
160.                         if(Start_Mode == 1)//开机
     
161.                         {
     
162.                                 LCD_PrintString(0,0,"Welcome to:");
     
163.                                 LCD_PrintString(5,2,"System");
     
164.                         }
     
165.                         else//关机
     
166.                                 LCD_Clear();
     
167.                         break;
     
168.                 }
     
169.                 case 1://温湿度，PM2.5浓度
     
170.                 {
     
171.                         if(Start_Mode == 1)
     
172.                         {
     
173.                                 if(!isCollecting)
     
174.                                 {
     
175.                                         LCD_PrintString(2,3,"Collecting...");
     
176.                                         mdelay(3000);
     
177.                                         LCD_Clear();
     
178.                                         isCollecting = true;
     
179.                                 }
     
180.                                 LCD_PrintString(0,0,"Data=>");
     
181.                                 LCD_PrintString(0,2,"Humidity:");
     
182.                                 LCD_PrintSignedVal(9, 2, Humidity);
     
183.                                 LCD_PrintString(0,4,"Temperature:");
     
184.                                 LCD_PrintSignedVal(12, 4, Temperature);
     
185.                                 LCD_PrintString(0,6,"PM2.5:");
     
186.                                 LCD_PrintSignedVal(6, 6, (int)Dust_Concentration);
     
187.                         }
     
188.                         break;
     
189.                 }
     
190.                 case 2://设置报警阈值
     
191.                 {
     
192.                         if(Start_Mode == 1)
     
193.                         {
     
194.                                 LCD_PrintString(0,2,"High:");
     
195.                                 
     
196.                                 LCD_PrintString(0,4,"Low:");
     
197.                                 
     
198.                                 if(Threshold_Mode == 0)
     
199.                                 {
     
200.                                         if(Blink_Count == 0)
     
201.                                                 LCD_PrintSignedVal(6, 2, TemperatureMax);
     
202.                                         else
     
203.                                                 LCD_PrintString(6,2,"     ");
     
204.                                         LCD_PrintSignedVal(6, 4, TemperatureMin);
     
205.                                 }
     
206.                                 if(Threshold_Mode == 1)
     
207.                                 {
     
208.                                         LCD_PrintSignedVal(6, 2, TemperatureMax);
     
209.                                         if(Blink_Count == 0)
     
210.                                                 LCD_PrintSignedVal(6, 4, TemperatureMin);
     
211.                                         else
     
212.                                                 LCD_PrintString(6,4,"     ");
     
213.                                 }
     
214.                         }
     
215.                         break;
     
216.                 }
     
217. //                case 3://出行建议
     
218. //                {
     
219. //                        if(Start_Mode == 1)
     
220. //                        {
     
221. //                                if(Humidity > HUM_MAX)
     
222. //                                        LCD_PrintString(0,0,"The humidity is too high!!!");
     
223. //                                else if(Humidity < HUM_MIN)
     
224. //                                        LCD_PrintString(0,0,"The humidity is too low!!!");
     
225. //                        }
     
226. //                        break;
     
227. //                }               
     
228.         }
     
229. }
     
230. 
     
231. void Task_Prime(void)
     
232. {
     
233.         Task_Key();
     
234.         if(DataRead_Count == 1)
     
235.         {
     
236.                 Task_DataCollect();
     
237.                 DataRead_Count = 0;
     
238.         }
     
239.         Task_Alarm();
     
240.         Task_OLED();
     
241. }
     
242. 
     
243. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
     
244. {
     
245.         if(htim->Instance == TIM2)
     
246.         {
     
247.                 ++Timer_2000ms;
     
248.                 ++Timer_Blink;
     
249.                 if(Timer_2000ms >= 2000)
     
250.                 {
     
251.                         DataRead_Count++;
     
252.                         Timer_2000ms = 0;
     
253.                 }
     
254.                 if(Timer_Blink >= 650)
     
255.                 {
     
256.                         Blink_Count ^= 1;
     
257.                         Timer_Blink = 0;
     
258.                 }
     
259.         }
     
260. }

复制代码

五.最终效果

六.总结
通过本项目的实践，不仅实现了基础功能监测，还为未来更复杂的项目打下了坚实的基础。希望读者通过该项目，也能够掌握模块化开发的思路，逐步进阶！

原理图pcb: 无
仿真: 无
项目源码如下： PM2.5_Monitor_NoRTOS.7z (5.92 MB, 下载次数: 0)

2024-12-16 12:46 上传

点击文件名下载附件
项目源码文件
下载积分: 黑币 -5

---

作者: ssjjkk    时间: 2024-12-20 12:59
厉害啊大佬，学习了

---

欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/)

Powered by Discuz! X3.1