基于STM32的载人车内高温报警系统设计

摘要随着全球气候变暖，车内高温问题日益严重，尤其是在夏季，车内温度可能在短时间内迅速升高至危险水平，对驾乘人员的安全构成严重威胁。本设计旨在开发一种基于STM32F103C8T6微控制器的载人车内高温报警系统，通过集成多种传感器和智能控制技术，实现对车内环境和人员状态的实时监测与预警。系统采用HC-SR501红外人体感应模块检测车内是否有人，利用DS18B20温度传感器实时采集车内温度数据。当温度超过设定阈值且车内有人时，系统自动触发声光报警并通过SIM900A短信报警模块向用户发送远程报警信息。通过TJC4832串口屏实时显示车内温度、人员状态及系统运行状态，提供友好的用户交互体验。

本设计在硬件上以STM32F103C8T6为核心，集成温度检测、人体检测、短信报警、本地报警和人机交互模块；在软件上通过模块化编程实现数据采集、逻辑判断、报警控制和低功耗优化。系统经过功能测试和性能优化，能够在模拟车内高温环境中准确、可靠地运行，满足实际应用需求。关键词：STM32F103C8T6，车内高温报警，DS18B20，HC-SR501，SIM900A，TJC4832串口屏

DesignofHighTemperatureAlarmSystemforMannedVehiclesAbstractWithglobalclimatechange,theproblemofhightemperaturesinsidecarsisbecomingincreasinglyserious,especiallyinsummer.Thetemperatureinsidethecarmayquicklyrisetodangerouslevelsinashortperiodoftime,posingaseriousthreattothesafetyofdriversandpassengers.Thisdesignaimstodevelopahigh-temperaturealarmsystemformannedvehiclesbasedontheSTM32F103C8T6microcontroller.Byintegratingmultiplesensorsandintelligentcontroltechnologies,itachievesreal-timemonitoringandearlywarningofthevehicle'senvironmentandpersonnelstatus.ThesystemusesHC-SR501infraredhumanbodysensingmoduletodetectwhetherthereisapersoninsidethecar,andusesDS18B20temperaturesensortocollectreal-timetemperaturedatainsidethecar.Whenthetemperatureexceedsthesetthresholdandthereissomeoneinsidethecar,thesystemautomaticallytriggersanaudibleandvisualalarmandsendsremotealarminformationtotheuserthroughtheSIM900ASMSalarmmodule.Realtimedisplayofincartemperature,personnelstatus,andsystemoperationstatusthroughTJC4832serialportscreen,providingafriendlyuserinteractionexperience.ThisdesignisbasedonSTM32F103C8T6asthecorehardware,integratingtemperaturedetection,humandetection,SMSalarm,localalarm,andhuman-computerinteractionmodules;Implementdataacquisition,logicjudgment,alarmcontrol,andlow-poweroptimizationthroughmodularprogramminginsoftware.Thesystemhasundergonefunctionaltestingandperformanceoptimization,andcanoperateaccuratelyandreliablyinsimulatedhigh-temperatureenvironmentsinsidevehicles,meetingpracticalapplicationrequirements.Keywords:STM32F103C8T6，Hightemperaturealarminsidethecar,DS18B20,HC-SR501,SIM900A,TJC4832serialportscreen前言1.1选题来源及意义随着全球气候变暖，极端高温天气频发，车内高温问题日益严重，尤其是在夏季，车内温度可能在短时间内迅速升高至危险水平。当车内温度超过35℃时，人体会感到不适，而当温度达到40℃以上时，可能引发中暑、脱水甚至危及生命。特别是对于儿童、老人等弱势群体，车内高温环境可能造成不可逆的伤害REF_Ref3689\r\h[1]。近年来因车内高温导致的事故屡见不鲜，引发了社会广泛关注。设计一种能够实时监测车内温度并自动报警的系统，具有重要的现实意义和社会价值。本课题的研究目的是设计一种载人车内高温报警系统，通过集成多种传感器和智能控制技术，实现对车内环境和人员状态的实时监测与预警。具体目标包括实时监测车内温度、检测车内是否有人、自动报警、设计人机交互界面以及实现智能化运行REF_Ref3734\r\h[2]。通过高精度温度传感器和红外人体感应模块，系统能够准确判断车内环境与人员状态，并在温度超过设定阈值且车内有人时，自动触发报警机制，包括蜂鸣器鸣响和LED灯闪烁。通过TJC4832串口屏实现人机交互，实时显示系统状态，提升用户体验REF_Ref3777\r\h[3]。本系统的研发不仅能够有效预防因车内高温引发的事故，还能为汽车安全领域提供一种创新的解决方案。其应用场景广泛，不仅适用于私家车，还可推广至公交车、校车、物流车等各类载人车辆，具有显著的社会效益和经济效益。通过解决车内高温问题，本系统能够有效保障驾乘人员的安全，为人们提供更加安全、舒适的出行环境REF_Ref3865\r\h[4]。本系统的设计思路和技术方案也可为其他智能监测与报警系统的开发提供参考，推动相关领域的技术进步与创新。1.2国内外研究现状在车内高温报警系统领域，国内外学者和企业已经进行了广泛的研究与实践，取得了一定的成果。以下从技术发展、应用现状和未来趋势三个方面进行简述。国外在车内高温监测与报警技术方面起步较早，尤其是在欧美等发达国家，相关研究已经较为成熟。美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）早在2000年就开始关注车内高温问题，并推动相关法规的制定REF_Ref4009\r\h[13]。例如，美国部分州已立法要求车辆配备高温报警装置。在技术层面，国外研究主要集中在传感器技术、智能算法和系统集成等方面。美国通用汽车公司开发了一种基于红外传感器和温度传感器的车内环境监测系统，能够实时检测车内温度与人员状态，并通过车载显示屏或手机APP进行报警REF_Ref4071\r\h[14]。欧洲一些研究机构也在探索基于物联网（IoT）的车内环境监测系统，通过无线通信技术实现远程监控与报警。国内在车内高温报警系统的研究相对较晚，但近年来发展迅速。随着汽车产业的快速发展和人们对行车安全的重视，相关研究逐渐增多。国内学者在传感器技术、嵌入式系统和智能算法等方面进行了大量探索。例如，清华大学的研究团队开发了一种基于多传感器融合的车内环境监测系统，能够同时检测温度、湿度和人员状态，并通过车载终端进行报警REF_Ref4120\r\h[6]。国内一些汽车制造商也开始在高端车型中集成高温报警功能。比亚迪和吉利等企业推出了基于车载智能系统的环境监测功能，能够通过手机APP实时查看车内环境数据并接收报警信息REF_Ref4162\r\h[7]。车内高温报警系统将朝着智能化、集成化和低功耗方向发展REF_Ref4453\r\h[8]。随着人工智能技术的发展，系统将能够更准确地判断车内环境与人员状态，减少误报和漏报。其次，物联网技术的应用将使系统能够实现远程监控与报警，为用户提供更加便捷的服务REF_Ref4489\r\h[9]。低功耗设计将成为未来研究的重要方向，以延长系统的使用寿命并适应长时间运行的需求。车内高温报警系统的研究与应用将在保障行车安全、提升用户体验方面发挥越来越重要的作用REF_Ref4531\r\h[10]。1.3主要研究内容本设计基于STM32F103C8T6微控制器的载人车内高温报警系统，主要研究内容包括车内人员检测、温度监测、自动报警功能、人机交互界面以及系统集成与优化。通过HC-SR501红外人体感应模块实时检测车内是否有人，利用DS18B20温度传感器采集车内温度数据，当温度超过设定阈值且车内有人时，系统自动触发蜂鸣器和LED灯进行蜂鸣器报警，并通过SIM900A短信报警模块向用户发送远程报警信息REF_Ref4613\r\h[11]。通过TJC4832串口屏显示车内温度、人员状态及系统运行状态，提供友好的用户交互体验。在技术路线上，硬件设计以STM32F103C8T6微控制器为核心，集成HC-SR501红外人体感应模块、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、LED灯、SIM900A短信报警模块和TJC4832串口屏。软件设计包括数据采集、逻辑判断、人机交互、短信报警和低功耗优化。通过STM32的GPIO和单总线协议读取传感器数据，当满足报警条件时触发本地报警模块，并通过SIM900A模块发送短信报警信息，同时通过串口通信将数据发送到TJC4832串口屏进行显示。系统集成与测试阶段，将硬件模块与软件程序集成到STM32平台上，进行功能测试和性能优化，模拟车内高温环境验证系统的准确性和可靠性REF_Ref4668\r\h[12]。在可行性方面，技术可行性较高，STM32F103C8T6微控制器具有丰富的外设资源和强大的处理能力，HC-SR501和DS18B20均为成熟传感器，技术稳定且易于集成，SIM900A短信模块支持GSM通信，能够实现远程报警功能，TJC4832串口屏支持串口通信，能够实现高效的人机交互。成本可行性方面，所选硬件模块均为市场上常见且价格低廉的元器件，整体成本可控。应用可行性方面，系统设计简单实用，能够有效解决车内高温问题，具有广泛的应用前景。通过以上方案，本课题设计的载人车内高温报警系统具有较高的技术可行性和应用价值，能够为驾乘人员提供有效的安全保障。

2方案设计2.1功能需求本课题的方案设计首先对车内高温报警系统的功能需求和技术指标进行分析，明确系统的硬件和软件架构。利用AltiumDesigner软件完成硬件电路的设计，包括电源模块、温度检测模块、人体检测模块、通信模块和控制模块等，确保电路布局的合理性和信号传输的稳定性。基于嵌入式开发平台KeiluVision5，完成软件功能模块的设计与编程，包括数据采集、处理、报警逻辑和通信等功能，通过模块化编程提高代码的可读性和可维护性。在硬件设计中，重点解决温度检测精度和系统稳定性的问题。采用高精度温度传感器DS18B20，优化采样电路和信号处理算法，提高温度测量的准确性。同时，集成红外人体感应模块HC-SR501，确保能够准确检测车内是否有人。在软件设计中，通过多任务调度和低功耗设计，确保系统的高效运行和长期稳定性。此外，集成SIM900A短信报警模块，实现高温报警信息的远程发送，支持用户及时获取车内状态，提升系统的智能化水平。通过硬件与软件的协同设计，完成一种高精度、智能化的车内高温报警系统。系统能够实时监测车内温度，准确判断车内人员状态，并在温度超过设定阈值且车内有人时，自动触发蜂鸣器报警和远程短信报警，满足现代车辆安全管理的需求。2.2系统总体方案本设计采用STM32F103C8T6作为核心处理单元，DS18B20温度传感器采集车内温度数据，HC-SR501红外人体感应模块检测车内是否有人，SIM900A短信报警模块实现远程报警功能，TJC4832串口屏用于实时显示系统状态。系统通过优化算法提高温度检测的准确性，并支持本地报警和远程短信报警功能，用户可通过短信及时获取车内高温预警信息。系统按照模块化设计思路划分，主要包括：单片机系统板、温度检测模块、人体检测模块、短信报警模块、显示模块、报警控制模块以及电源模块。单片机系统板负责数据处理和控制；温度检测模块实现车内温度的精确测量；人体检测模块判断车内是否有人；短信报警模块将高温报警信息发送至用户手机；显示模块实时显示系统状态；报警控制模块触发报警（蜂鸣器和LED灯）；电源模块为系统提供稳定供电。整体设计框图如图2.1所示，各模块协同工作，共同实现高精度、智能化的车内高温报警功能。图2.1系统硬件框图

3硬件设计3.1STM32最小系统STM32F103C8T6单片机基于ARMCortex-M3内核，72MHz频率，能处理复杂任务。其外设接口丰富，37个多功能I/O引脚可按需配置，连接各类传感器、显示屏、通信模块等。多个定时器能精确产生定时中断，用于数据采集定时、电机控制、PWM输出等。多个USART接口支持异步和同步通信，便于与上位机等设备交互数据。IIC接口是低速通信接口，可连接温湿度传感器、OLED显示屏等。ADC能将模拟信号转化为数字信号，满足模拟输出传感器的连接需求。64KB闪存程序代码且可擦写，20KBSRAM存临时数据，保障程序运行效率和数据处理及时性，在嵌入式应用中表现出色。最小系统版如图3.1所示。图3.1STM32F103C8T6最小系统板在设计中直接使用STM32F103C8T6核心小板，核心小板上几乎将所有的IO引脚都引出，并将晶振电路，复位电路，单片机仿真接口以及LDO5V转3.3V稳压电路都集成在板子上，在电路的设计中即可减少单片机外围电路的设计，节省了开发周期也避免了由于单片外围电路导致的问题。表3.1STM32单片机外设资源外设资源具体参数内核32位ARMCortex-M3处理器存储器容量512KFLASH,64KSRAMADC3个12位ADC，21个外部测量通道DAC2个12位DACDMA12个DMA通道定时器4个通用定时器，2个基本定时器，2个高级定时器，1个系统定时器，2个看门狗定时器通信接口2个I2C接口，5个串口，3个SPI接口，1个CAN2.0，1个USBFS，1个SDIOSTM32晶振电路是确保微控制器稳定运行的关键部分。它通过晶体振荡器产生精确的时钟信号，为微控制器的内核和外设提供必要的工作频率。晶振利用压电效应产生振动，将其转换为电信号，并通过负载电容等组件进行调节，最终将信号输入到微控制器中。最小系统核心板的时钟电路如图3.2所示。图3.2时钟电路图STM32复位电路是确保微控制器正确启动和系统稳定性的关键组件，它通过复位按钮、电阻和电容等元件产生可靠的复位信号，连接到微控制器的NRST引脚，当按钮被按下时，复位引脚电位降低，触发微控制器内部的复位逻辑，将内部状态重置为初始状态。这一过程保证了程序从初始点开始执行，防止了系统因异常状态而变得不稳定，同时也简化了系统的开发和维护。复位电路的设计需确保复位信号的快速响应和稳定性，以及防止复位信号的误激活。最小系统核心板的复位电路如图3.2所示。图3.3复位电路图此外单片机的最小系统板还包含以下几部分，SWD仿真接口、USB接口、线性稳压电路、BOOT选择电路以及LED指示电路，核心板电路如图3.4所示。图3.4最小系统核心原理图3.2触摸屏显示电路TJC4832T135_011是一款高性能、高分辨率的串口触摸屏，广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备等领域。其屏幕尺寸为4.3英寸，分辨率为480×272像素，采用TFT液晶显示技术，能够呈现清晰、细腻的图像和文字效果。该串口屏支持电阻式触摸功能，用户可以通过触摸屏进行直观的操作和交互，极大地提升了用户体验。TJC4832T135_011采用串口通信方式，支持多种通信协议，能够与主控设备进行高效的数据交互。其内置强大的图形处理功能，支持多种字体、图片和动画显示，用户可以通过配套的开发软件轻松设计界面，实现复杂的人机交互功能。此外，该串口屏还支持多国语言显示，满足不同地区用户的需求。在硬件设计上，TJC4832T135_011具有低功耗、高可靠性的特点，工作电压范围为3.3V至5V，适用于多种嵌入式应用场景。其紧凑的尺寸和轻量化的设计使其易于集成到各类设备中，同时提供丰富的接口（如GPIO、PWM等）以满足扩展需求。表3.2触摸屏功能参数表参数参数说明屏幕尺寸4.3英寸分辨率480×272像素显示技术TFT液晶显示触摸类型电阻式触摸屏通信接口串口通信，支持Modbus、自定义协议等工作电压3.3V至5V显示功能支持多种字体、图片、动画及多国语言显示开发软件配套USARTHMI软件，支持界面设计与调试TJC4832T135_011串口屏以其优异的性能、灵活的开发和广泛的应用场景，成为人机交互设计的理想选择，能够为用户提供高效、直观的操作体验。触摸屏连接电路如图3.5所示。图3.5触摸屏与单片机连接电路图触摸屏幕采用DC5V供电，采用串口通讯的方式，设置9600波特率、停止位与校验位。与STM32单片机的串口1的PA9、PA10引脚相连。3.3温度采集电路DS18B20是一款数字温度传感器，它非常简单易用。这款传感器工作在一线数字通信总线上，使用的是DS18B20独有的协议。只需要将传感器连接到控制器的引脚上，然后通过控制器与传感器进行通信。DS18B20可以广泛应用于温度测量领域，无论是室内温度监测、温度控制系统还是工业自动化等方面。参数说明如表3.3所示。表3.3DS18B20参数说明参数参数说明测量范围-55℃到+125℃，精度为±0.5℃供电电压3.0V到5.5V通信接口单总线接口分辨率9位至12位封装形式TO-92、SOIC和TSOCDS18B20是一种简单、灵活且易于使用的数字温度传感器，适用于各种温度测量应用。它的特点包括数字通信、多个传感器同时连接、高精度和宽温度范围等。DS18B20的为单总线通信方式，在电路的设计中需要在信号引脚上拉一个4.7K电阻确保传输信号的稳定。具体电路如图3.6所示。图3.6DS18B20电路图DS18B20温度传感器采用DC5V供电，采用单总线通信方式，数据引脚与单片机的PB1引脚相连。3.4声光报警电路使用8550PNP型晶体管驱动蜂鸣器，选用的蜂鸣器为有源蜂鸣器其工作电压为5V，8550晶体管的基极通过一个1kΩ的限流电阻和LED指示灯连接单片机，集电极连接到蜂鸣器的正极，发射极连接到5V电源。蜂鸣器控制引脚为PB14。电路图如下图3.7所示。图3.7蜂鸣器驱动电路图当车内温度超过设定阈值时，并且车内有人的情况下，蜂鸣器与LED灯做出声光报警动作。此时单片机控制引脚输出低电平，三极管处于饱和导通状态；当车内温度正常范围时，单片机控制引脚输出高电平，停止声光报警动作。3.5热释电检测电路热释电SR602是一款基于热释电红外（PIR）原理的人体感应模块，常用于安防监控、智能家居和自动照明等领域。其核心部件是热释电传感器，能够检测人体发出的红外辐射，实现非接触式人体活动检测。SR602模块具有高灵敏度、低功耗和稳定性强的特点，适用于多种环境。SR602模块内置信号处理电路，能够滤除环境干扰，确保检测准确性。检测范围可调，视角范围为120度，覆盖较大的监测区域。模块输出为数字信号（高电平或低电平），可直接与微控制器连接，便于系统集成。SR602模块采用紧凑封装，工作电压范围为4.5V至20V，功耗低，适合电池供电场景。模块提供灵敏度调节和延时调节功能，用户可根据实际需求进行配置，优化检测性能。模块电路如图3.8所示。图3.8热释电模块电路图热释电模块采用DC5V供电，当感应人体信号时，OUT引脚输出高电平，输出引脚与单片机的PA15引脚相连，单片机通过判断热释电输出的高低电平从而判断车内是否有人存在。3.6GSM模块电路GSM通讯模块电路在其中起着关键的信息传输作用，确保车内温度异常的状态数据能够远程传输到监控中心，实现智能化的管理与监控。本次设计的GSM模块采集成熟的SIM900A短信模块，它内部集成了GSM基带处理器、射频收发器等功能单元。GSM模块需要稳定的电源供应。一般采用线性稳压电源或开关电源电路为其提供合适的电压。由于GSM模块在工作时电流需求会有波动，例如在发送数据时电流较大，所以电源电路需要有一定的电流输出能力和稳定性。并且需要对电源进行滤波处理，以减少电源噪声对模块工作的影响。GSM模块采用串口通信，与单片机串口1引脚相连，采用DC5V供电，电路如图3.9所示。图3.9GSM通讯模块电路图车内高温报警系统中的传感器不断采集温度信息与人体热释电数据，微控制器周期性地读取这些数据并进行处理。微控制器对这些数据进行分析，判断是否存在异常。当微控制器判断出状态异常需要上报数据时，它将处理后的状态数据发送给GSM通讯模块。GSM通讯模块将数据进行编码、调制等操作后，通过天线发射出去，经过GSM网络传输相关手机号码，实现报警功能。

4软件设计4.1软件设计流程在STM32单片机开发中，使用KeilµVision5作为编译环境具有显著的优势。KeilµVision5提供了灵活的窗口管理功能，支持多台监视器自由布局，极大地提升了开发效率和用户体验。其次，KeilµVision5拥有强大的调试工具，能够帮助开发者快速定位和解决代码中的问题，提高开发效率。选择C语言作为开发语言也有诸多优点。C语言是一种面向过程的高级语言，具有清晰的逻辑表达能力和强大的运算能力，适用于复杂算法的实现。应用界面图如图4.1所示。图4.1Keil5软件编写界面4.2主程序设计程序设计采用模块化编程方法，每个硬件模块对应一个独立的子程序文件，在主程序中通过调用头文件来使用这些子程序。结合设计要求、硬件情况和功能需求，将程序划分为主程序、温度采集子程序、人体检测子程序、显示子程序、短信报警子程序以及本地报警子程序。在主程序中，首先对设备进行初始化操作，包括设定定时器、配置串口参数、预设参数初始值、初始化IO口以及完成各类传感器（如DS18B20温度传感器、HC-SR501红外人体感应模块、SIM900A短信模块等）的初始化。之后进入主循环，实时读取温度数据和人体检测数据，将采集到的信息高效地传送给单片机。通过TJC4832串口屏实时显示车内温度、人员状态及系统运行状态，接着单片机对数据进行处理，并通过SIM900A模块将报警信息发送至用户手机。如果车内温度超过设定阈值且检测到车内有人，系统将触发声光报警以提醒用户。具体流程图如图4.2所示。图4.2主程序流程图4.3GSM通讯程序设计针对车内高温报警系统使用SIM900A发送报警短信，GSM通讯程序设计流程，根据系统采集的温度信息与热释电信号，温度超过设定值并且车内有人时，短信模块SIM900A将组装好的短信发送到指定的手机号码，具体流程如图4.3所示。图4.3GSM短信发送程序流程图发送“AT”指令测试与SIM900A模块的连接，如果收到“OK”响应，表示连接正常。设置串口波特率，“AT+IPR=9600”，将波特率设置为9600bps。设置短信格式为文本模式“AT+CMGF=1”。将预先设定的短信内容通过命令的方式，发送“AT+CMGS="\r”指令，然后将组装好的短信内容发送出去，最后以十六进制的0x1A结束指令。4.4声光报警程序设计当车内有人并且车内温度超过阈值时，蜂鸣器与LED灯组成的声光报警模块参与工作，具体程序流程如图4.4所示。图4.4声光报警程序流程图4.5热释电采集程序设计热释电传感器的程序读取较为简单，采集与单片机连接的I/O引脚输出的高低电平即可实现车内有人、无人的判定，程序流程如图4.5所示。图4.5声光报警程序流程图4.6温度采集程序设计车内温度采集是本次设计的重点，本次设计采用DS18B20传感器，采用单总线的通讯方式，初始化传感器、发送命令、读取寄存器的数据，进行数据转换与处理，返回温度参数，具体流程如图4.6所示。图4.6温度采集程序流程图4.7触摸屏通讯程序设计触摸屏通讯程序设计流程是本次开发的核心环节，实现触摸屏与主控设备之间的高效数据交互和功能控制。进行初始化操作，包括配置串口参数以及初始化触摸屏，进入主循环，通过读取触摸事件获取用户操作信息，判断触摸位置并执行对应的功能操作，更新显示内容。具体流程如图4.7所示。图4.7触摸屏通讯程序流程图4.8触摸屏软件开发陶晶驰HMI（人机界面）开发流程主要包括硬件连接、软件开发、界面设计、功能调试和系统部署等步骤。以下是具体流程：硬件连接硬件连接是陶晶驰HMI开发的第一步，确保设备稳定运行的基础。准备陶晶驰HMI串口屏（如TJC4832T135_011）、主板、XH2.54连接线以及符合电压要求的电源适配器。使用XH2.54线将HMI串口屏与主板通过串口（UART）连接，确保供电引脚与数据引脚正确对接。检查连接是否牢固，避免接触不良或短路。使用固定支架或螺丝将HMI屏与主板稳固安装，确保设备在运行过程中不会因振动或移动而松动。这一步骤为后续的软件开发和功能调试奠定了可靠的硬件基础。软件开发环境搭建软件开发环境搭建是陶晶驰HMI开发的关键步骤。访问陶晶驰官方网站或相关资源平台，下载最新的USARTHMI开发工具，确保版本与所使用的HMI设备兼容。下载完成后，安装开发工具，并按照提示完成相关驱动程序和库文件的安装，确保开发工具能够正确识别HMI设备。图4.8HMI开发工具启动界面图在安装完成后，打开USARTHMI开发工具，创建一个新项目，并选择与HMI设备匹配的屏幕型号（如TJC4832T135_011）。图4.8HMI开发界面图配置项目的基本参数，如分辨率、通信协议等。确保开发环境能够正常连接HMI设备，为后续的界面设计和功能开发做好准备。这一步骤为开发者提供了一个高效、稳定的开发平台，为后续工作奠定基础。图4.10选择屏幕型号图选择对应的屏幕型号，新建设计界面等操作，为后续的界面设计和功能开发做好准备。界面设计创建项目完毕后开始设计界面，使用开发工具提供的控件库，通过拖拽方式将控件（如按钮、文本框、数字框等）添加到画布中。待机设计界面如图4.11所示。图4.11待机界面设计图根据功能需求，合理布局控件的位置和大小，确保界面简洁直观。使用网格对齐和分布工具，使控件排列整齐，提升界面美观度。选中控件，在属性面板中设置其外观属性，如颜色、字体、大小、边框样式等。配置控件的功能属性，如按钮的点击事件、文本框的数据绑定的取值范围等。设置界面如图4.12所示。图4.12设置界面设计图界面设置完毕之后，设置按键功能与界面切换代码，以及下发的数据格式、文本信息，具体如图4.13、4.14所示。图4.13按键代码设计图图4.14按键代码设计图界面设计完毕后编译估计，连接好串口下载接口，等待程序烧录。调试下载与测试选择对应的串口与下载波特率，连接完成后点击联机并下载，界面如图4.15所示图4.15触摸屏代码烧录界面图下载完成进行功能测试，切换待机界面与设置界面，同时与主板连接测试代码数据发送是否正常，触摸屏幕实物如图4.16所示。图4.16触摸屏界面实物图完成界面设计后，保存项目文件，确保设计数据不会丢失。将设计好的界面程序导出为HMI设备支持的格式，准备下载到设备中。

5调试与功能测试5.1硬件的组装与焊接设计电路时，分为原理图绘制和PCB板的绘制，原理图的绘制中以模块的形式进行绘制，单片机为一个模块所有引脚都以网络名的形式引出，其余的传感器电路以及显示电路按键电路等都以模块的形式，根据器件的文档资料，绘制相对于的典型电路，完成原理图绘制后导入PCB中，根据电气特性进行排版跟线路连接，设置好对应的线宽连接每一个网络标号即完成整体的电路设计。实物成品焊接时，按原理图和调试顺序预留焊接空间与模块位置，先小后大的焊接顺序，先焊电阻、电容等小器件，再依次焊各模块，焊完做短路检测和上电检查，观察指示灯确定通电是否正常。5.2系统硬件调试5.2.1电源调试本次设计采用5V采用TYPE-C接口供电，使用USB转TYPE-C线，为系统提供电源。在连接适配器前，使用万用表测试电源VCC与GND之间是否存在短路，若无短路通电测量系统供电电压与单片机供电3.3V。确认正常后，将适配器接入电路板，测量电路中5V和3.3V电压是否正常，确保电源转换芯片工作无误。图5.1电压测量测试图5.2.1传感器调试系统包含两种传感器：红外热释电传感器与温度传感器，红外热释电传感器为数字高低电平输出类型，温度传感器采用单总线通讯。通过检测输出口的电压，可验证传感器是否满足设计要求。对红外热释电传感器的测试需准备一个不透光的盒子，将传感器置于其中静置一段时间，测量输出口电平是否为低电平。随后打开盒子，面对人体测量输出引脚是否为高电平。若满足条件，则传感器符合设计预期。对红外热释电传感器的测试时，在室温状态下，用手握住不锈钢外壳，观察屏幕的温度数据是否缓慢上升，若有放开手，待其温度恢复至室温则温度传感器测试正常，符合预计设计，传感器调试过程如图5.2所示。图5.2传感器模块测试图5.2.2GSM通讯调试GSM通讯成为设计中较为重要的环节，设计中采用SIM900A作为短信发送单元，首先选择一张合适的SIM装入模块中，通电测试是否能接收到4G信号，能成功接收信号时进入通信调试。打开串口调试工具，发送“AT”指令、发送“AT+CMGF=1”、“AT+CSCS=UCS2”、“AT+CSMP=17,167,2,25”，模块进入中文短信发送状态，配置界面如图5.3所示。图5.3GSM通讯调试图编辑对应的短信内容，当触发发送短信，设置完接收号码时。传感器模拟触发相关阈值超过设定值，设置的指定号码能够接收到短信内容则GSM模块工作正常，短信接收如图5.4所示。图5.4GSM短信接收图5.2.3交互调试系统交互由显示屏组成。上电后，首先测试观察待机界面显示是否正常，能够显示温度信息与有无人状态。此外还拥有两个按键模块，分别是报警与设置按键，当处于报警时手动按下在取消声光报警与短信发送，按下设置界面则切换至设置界面，待机界面如图5.5所示。图5.5待机界面显示图当界面切换至设置界面时，界面显示温度阈值与短信GSM发送接收的手机号码，此外还有两个按键，分别为参数设置按键与返回按键，设置界面如图5.6所示。图5.6设置界面显示图通过按键实现界面切换及参数设置修改。调试过程中，重点测试界面切换、阈值设置与手机号码的修改设置，以及数据保存等交互功能是否正常运行。阈值设置与手机号码设置如图5.7所示。图5.7参数修改调试图5.3整体功能调试5.3.1整体功能调试传感器模块与电源测试、GSM通讯测试完毕上电，观察待机显示参数是否在设计范围内，手动模拟触发车内温度达到临界值时，触发声光报警功能与GSM发送短信至设置的号码中。整体功能验证系统各模块的协同工作能力和整体性能。在长时间运行状态下观察系统的稳定性，确保无死机、