论文总字数：19136字

摘 要

由于经济得到突飞猛进的发展，从而促进科学技术的前进的脚步，尤其是在微型控制器领域的运用。从工业化的方向逐渐走进大众的家庭里，因此智能宜人家居将会是全球未来几十亿家庭的生活需求。科学检测室内各项环境参数已经成为居家生活的趋势，温度、湿度和光照强度是三个最基本的环境参数。在当下的生活中，所以设计出一种适用于家庭室内的舒适度测量装置，并将测量信息输送至智能家居系统终端。系统主要基于STM32微控制器，结合传感器对室内温湿度及光强的检测系统。本次设计中采用模块化思想，对软硬件分别实现模块化设计和编程。首先传感器对室内的参数进行数据采集，控制系统对各个模块的信息管理，添加相关的报警系统的功能。其中包括实物的焊接和驱动程序编写，再通过软、硬件串口和参数的不断调试，最终能够精准地实现对家庭室内实时的温湿度值和光强值的显示，能够即使准确的发出阈值警报。实现智能家庭室内检测功能，提升人们舒适度，满足的日常需求。

关键词：STM32单片机 传感器 温湿度 模块化

Design and implementation of the detection system of temperature, humidity and light intensity in the home

Abstract

Because of economic soundness, so as to quicken science’s pace, especially in the field of micro controller. From the direction of industrialization, it has gradually entered the family of the masses. With the increasing prosperity of people's economic conditions, so as to properly regulate air conditioning and lighting to meet the needs, so a comfort measurement device suitable for home room is designed, and the measurement information is transmitted to the smart home system terminal. In this design, I use modular thinking. Mainly based on STM32 indoor temperature, humidity and light intensity detection system for small indoor environmental parameters data detection, using temperature, humidity integrated sensor and light intensity sensor for indoor environmental parameters data collection and transmission. Through hardware circuit design, physical welding and software programming, and continuous debugging of software and hardware serial port and parameters, the real-time display of temperature and humidity value and light intensity value in the home room can be realized accurately, even if the threshold alarm can be issued accurately. Realize intelligent home indoor detection function, improve people's comfort and meet daily needs.

Key words: STM32 single chip microcomputer；Sensor；Temperature and humidity；Modularization

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 背景及意义 1

1.1.1 课题背景 1

1.1.2 选题的现实意义 1

1.2 国内外的发展和应用 2

1.2.1 国外的研究现状 2

1.2.2 国内的研究现状 2

1.3 论文组织结构 3

第二章 控制系统分析与设计 4

2.1 室内环境参数分析 4

2.1.1 温度参数 4

2.1.2 湿度参数 4

2.1.3 光照强度参数 5

2.2 布点选取 5

2.3 课题设计目标 6

2.4 系统设计原则 7

第三章 系统硬件设计 8

3.1 硬件总体设计方案 8

3.2 STM32单片机及其最小系统 9

3.3 室内数据采集模块 10

3.3.1 温湿度模块设计 11

3.3.2 光照强度模块设计 13

3.4 蜂鸣器报警模块 15

3.5 OLED液晶显示模块 16

第四章 系统软件部分设计 18

4.1 系统总流程图 18

4.2 信号采集单元程序设计 20

4.2.1 温湿度传感器程序设计 20

4.2.2 光照强度传感器程序设计 22

4.3 按键程序设计 23

4.4 液晶显示程序设计 24

第五章 系统调试与功能分析 26

5.1 软、硬件调试 26

5.2 数据采集结果与分析 27

第六章 总结与展望 30

6.1 总结全文 30

6.2 系统评价 30

6.3 展望 31

参考文献 32

致谢 34

附录

绪论

家庭室内的温度和湿度及光照强度的变化与人们的生活和工作有着紧密关联。因此，人们为了追求健康的生活和高效的工作，就需要我们密切关注生活环境中参数，例如温湿度和光照强度^[1]，这就需要我们采取适当的措施，来把控宜人的工作和生活环境。所以，我们开发出一种合适的室内环境温湿度和光强检测系统，就有着很大的必要和广阔的市场前景。

背景及意义

由于温度、湿度和光照强度与人们的生产生活密切相关，人们很早就开始对温度、湿度和光照强度进行检测。人们过去在室内悬挂温湿度计来测量环境值。需要测量的数据都是通过手动录入的，通过记录本上的数值来确定。至于光的强度，人们大多是通过肉眼的直接感觉来判断，用亮、暗、黑来表示。这种检测技术过于人工化，操作不便，获取的数据不直观、不准确。并且随着人们对生活质量的不断追求，对于环境值的精确度也有了更高的要求，所以对这些参数检测就具有重要意义^[2]。

课题背景

温湿度和光照强度在人类的生产和生活中起着极其重要的作用。无论你生活在世界的哪个角落，湿温度和光照强度都会伴随着你的日常生活。在古代，人们用冰屋在低温下储存食物，而在高温下烹调食物。并且，由于食品湿度越高，就越容易腐败，一些食品在采摘后需要烘干，便于长久的保存^[3]。随着现代工业生产的兴起，温湿度和光照强度与工业生产的关系也越来越密切，需要精密的检测仪表来随时记录工业生产的环境。这些测量仪表慢慢地走进了普罗大众的生活中，人们对生活的需求度也越来越高，对生活环境的温湿度和光照强度有了更加精准的要求^[4]。这些以往的方法显然已经无法完成目前的研究要求。现在迫切需要一种更好、更新的技术来解决环境参数精确检测的问题。

选题的现实意义

传统的检测模式是以人工为基础，通过定时定点来记录环境状况信息。因为传统的运行方式下，工作效率极低，而且造成的浪费极其严重，因为缺乏完备的管理体系，所以经常会引发大大小小的安全问题^[5]。而具有完备的检测系统就可以合理的解决数据遗漏的记录问题、人力资源浪费和管理缺失的问题。在当前智能化的大趋势下，设计出智能便捷的系统才是潮流。故本次设计室内温湿度及光照强度的检测对于当前智能化的形势还具有普遍意义。

国内外的发展和应用

在现代环境监测与控制技术的实际应用中，我国与国外还有很大的差距。一般来说，发达国家由于工业进程的起步较早，工业化发展快，科技水平高。由于我们的工业起步较迟，在系统化的检测技术方面，我们还有很多地方需要学习和探究。

国外的研究现状

一些欧美国家在环境检测方面的研究领先于我们，因为他们较早地在科学技领域取得了一定的研究成果。早在上个世纪30年代前期，欧洲各国就在刊物上发表室内的空气标准对人身体的影响。60年代后期，荷兰的科学家进行的首个系统化，整体化的室内空气质量的研究，日本和美国也开始定制了空气质量标准和大力开展系统化的研究^[6]。目前，由于电子信息技术在世界范围内的迅速发展，环境检测技术得到了进一步的提高。

目前，欧美发达国家的环境监测技术已经发展比较成熟，形成了一系列相关的标准，他们实验室的各种传感器都发展到了非常先进的水平。他们设计和生产的先进传感器与控制器的一致性非常高，甚至一些国家正在现代化的基础上向智能化、自动化方向发展。

国内的研究现状

在我国，传感器相关的技术起步较晚，20世纪70年代以前，我国环境检测基本上停留在全人工操作阶段，改革发展后，政府大力发展经济，引进先进技术。经过近40年的发展，我国环境检测行业具有专业化、规模化、管理水平高等特点。但受西方国家技术壁垒的影响，我国不能大规模引进西方先进技术。但是，由于世界一体化的趋势和我们自力更生的精神，中国的科学技术也将努力走在科学技术的前列。虽然与发达国家有一定的差距，但并不影响我们在环境检测方面的进展。

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