【《基于STM32单片机室内环境检测系统的设计》11000字（论文）】

1基于STM32单片机室内环境检测系统的设计TOC\o"1-2"\h\u182531.引言 1193261.1选题背景 1172791.2研究的意义 2109252.系统总体设计方案 248532.1设计思路与方案 2180702.2设计目标 2273822.3系统的设计方案选择 2291782.4总体设计框图 4109283.室内环境检控系统的设计 4227143.1系统总体电路设计 4168433.2主控芯片最小系统 4312273.3供电电路 5205903.4串口通信及下载电路 611503.5传感器电路的硬件设计 6257963.6蜂鸣器报警和继电器执行电路 898584.室内环境检测系统的软件设计 8291264.1主程序设计 9301904.2温湿度传感器的设计 9126234.3烟雾和CO(一氧化碳)传感器的设计 10313804.4无线数据传输通信 11296275.室内环境检测系统的调试 12296485.1硬件安装与调试 12127125.2软件调试 13316905.3网络检测和控制界面 1362886.结语 1332297参考文献 13摘要：根据国内外相关文献，对室内环境检测系统的发展过程和现状做出了阐述。并且，对核心元器件及传感器的选型进行了有关的选择，完成了硬件电路原理图设计、PCB电路的布局布线以及硬件焊接调试，并对各个传感器模块电路的工作原理做出了详细且具体的论述。然后，详细阐述了系统的软件设计方案，确定了各个模块的工作流程，并以Keil做为软件开发平台，完成了温湿度、烟雾浓度、一氧化碳（CO）浓度、人体红外线检测以及数据的无线传输程序的编写，建立了无线传输模块接入网络的模型。关键词：室内环境STM32无线传输引言本次设计使用单片机系统将和传感器收集的室内环境指数同设定值进行比较，同时显示出当前数值，对于高于预设值的情况，通过单片机控制实现报警，从而达到对室内环境的监控。该系统选用STM32系列单片机作为主控芯片，对温湿度、烟雾和一氧化碳(CO)浓度以及有无人员闯入等数据进行实时监测，能够在LCD显示屏上显示，并且通过无线传输的方式把数据发送到开放的云平台上，实现硬件模块与计算机的数据传输，实时监测家庭环境情况和存在的隐患，并能够发出报警信息。1.1选题背景近年来，随着科学技术的不断成熟和发展，人们的生活质量也在不断提高，已经不仅仅满足于物质生活上，也开始对精神生活有了越来越高的要求，追求便捷性、舒适性、安全性的生活环境逐渐成为主流。科学技术的不断提高与发展，给人们的日常生活带来便利，同时也存在着一些安全隐患。与户外环境不同的是室内环境的安全性与人们的生活紧密联系，室内环境对人的身体健康状况的影响较为直接。良好的室内环境不仅能使人感觉舒适，还可以提高人的工作效率。经过对全国各城市人口的健康状况进行抽样检查，对室内环境监测管理的数据归纳报告实行了概括分析，结果表明人类的寿命和室内环境参数成正相关，室内环境参数良好的城市的人们大多数都会比室内环境参数相对较差的城市的人们的寿命要长，由此可见，室内环境质量的优劣情况和人类的身体健康状况紧密相关，尤其是家里的老年人和婴幼儿，他们对环境的感知更加敏锐，由此可见，室内环境的质量非常重要。随着当代生活节奏的加快，人们对生活对质量的追求有所提高，室内环境检测系统也越来越受到人群的关注。与此同时，随着计算机网络技术、传感器技术和无线传输技术的快速成长，各类基于物联网的应用场景也不断涌现，市场上出现了一批与无线传感器网络相关的室内环境监测系统，但由于目前技术不够成熟和完善，并且很多都运用了Zigbee技术进行网络重组，相对于Wi-fi技术来说，重组网不但增加了成本，而且还造成了资源浪费。1.2研究的意义对于现在室内环境存在的情况和人们的极大需求，市场上对低成本、低功耗、能够实时对室内环境的状况进行监测的需求极大。不同于现在市场上现有的成品，本设计的基于STM32单片机室内环境检测与控制系统包含了对温湿度、光照强度、一氧化碳（CO）浓度、烟雾浓度以及有无人员闯入的情况进行检测，系统通过Wi-Fi模块和物联网进行链接，使用户在生活中能够很方便的通过计算机和手机APP实时对室内环境的安全情况进行检测，本设计为互联网背景下的环境检测奠定了有力的基础。环境检测技术与当代的互联网和嵌入式相结合，使环境监控系统的发展变得更加功能化更加智能化，例如，智能家具是在互联网的影响下产生的，物联网进入到日常生活的各个方面。室内环境监测前景广阔，由于现实方面的各种原因，没有得到全面的发展，系统的普及容易受到各方面因素的阻碍。2.系统总体设计方案为了实现该设计的功能，将该设计的的设计思路和方案阐述如下。2.1设计思路与方案本设计主要是为了能够实时对室内的温湿度、光照强度、烟雾浓度、一氧化碳（CO）进行检测，同时能够检测是否有人闯入。该设计对上述的安全因素进行监测，出现危险状况可以提供报警信息，并且可以实时调整室内安全因素的值。该设备同时具有无线传输的功能，可以将数据上传到平台。2.2设计目标本设计的主要工作包括硬件的设计和软件的调试俩个部分；硬件的设计需要设计和绘制电路图和PCB图，然后焊接元器件，并且调试电路；软件的设计主要是代码的编写，并且完成软件的调试使其能实现功能测量准确的值。硬件电路的设计主要是传感器模块的设计，显示模块的设计，报警系统的设计。传感器模块需要准确的把各种因素的值监测出来；显示模块需要把监测的值显示在FTF显示电路上；人体感应模块能检测到是否有人，需要具备灵敏性强的特点；报警系统需要在不安全的情况下达到报警的效果。报警模块由声报警系统组成。可以根据人体红外检测传感器、烟雾传感器、一氧化碳（CO）传感器等不同条件超标，实现报警。2.3系统的设计方案选择2.3.1主控芯片的选择方案一：选用传统的AT89C52单片机作为主控芯片，结构简单，易于编程，它的内部寄存器是按码操作，不仅可以实现对微控制器内的某些特殊功能寄存器的某些位进行处理，如:清0，置1等，还可以对某些位进行逻辑运算，功能强大，可以快速上手实践，但由于内部ROM有限，所有的I/O口都是准双向口，不能满足设计要求，所以不能采用此方案。方案二：采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，STM32微控制器具有比较高的运算处理能力、造价廉价，功耗低，非常适合嵌入式的开发中。该芯片的时钟频率可以由内部倍频器最大倍频到72Mhz,是目前市场上性价比相对较高的微处理器，并且芯片内部集成有实时时钟RTC模块，不需要外部链接额外的时钟芯片。2.3.2显示模块的选择方案一：选用LED数码管。根据发光二极管的硬件电路结构，可以分为共阴极数码管和共阳极数码管。数码管的优点是结构简单，造价低，缺点是只能显示数字，无法显示字符数据。数码管引脚较多，单独使用会比较浪费控制器的宝贵I/O资源，而且还需要添加驱动芯片。方案二：选用LCD1602显示器，不仅可以显示数字、字母和符号等，信息还比较全面。2.3.3温度传感器的选择方案一：DS18B20传感器，体积小。DS18B20与单片机通信时使用一条数据线就可以实现单片机与DS18B20的双向通讯。它支持3.5V至5.5V的电压，但是它只能检测温度，功能单一。方案二：DHT11温度传感器。DHT11数字温湿度传感器是有校准数字信号输出的复合型传感器，它采用数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保高可靠性和出色的长期稳定性。该传感器由电阻润湿元件和连接到高性能８位微控制器的NTC温度测量元件组成DHT11数字温湿度传感器完全校准测量数据，可以数字输出，稳定性高，适合长期使用，无需额外部件，自身４个引脚即可实现供电以及数据传输，并且DHT11功耗比较低。2.3.4烟雾传感器的选择MQ-2烟雾传感器对烟雾浓度进行随时检测，鉴于正常情况下家里的烟雾浓度是一个稳定范围内的数值，所以当室内烟雾的浓度高于设定的上限值时，主控芯片会控制蜂鸣器发出警报。MQ-2传感器的工作电压为5V，并且有两种输出形式，分别是模拟量电压输出，和数字开关量输出（0和1），用简单的电路就能驱动，具备稳定性和很长的使用寿命。MQ-2传感器通过自身的二氧化锡（SnO2）材料实现对于烟雾浓度的检测功能。二氧化锡的本身特性：在纯净的空气中，二氧化锡是导电率很低的一种气敏材料Ｍ。通过传感器的导电情况来确定空气中的烟雾浓度。使用高温和低温循环的方法，当环境中物质燃烧产生烟雾时，随着烟雾浓度的增加，传感器的电导率也增加。MQ-2模块实现了从电导率到烟雾浓度的转变。二氧化锡的检测具有灵敏度高及稳定性强、电信号稳定以及采样均匀的特性。电信号的稳定输出对于温湿度等情况的干扰较少，这些特性保证了采样的均匀，能够顺利的将数据从烟雾浓度转化为本系统所需要的电信号。2.3.5一氧化碳（CO）传感器选择MQ-7传感器的特点是使用寿命长,稳定性高，成本低，适用范围广，特别适用于一氧化碳的检测。一氧化碳（CO）的检测原理是通过使用敏感部件的电阻变化来检测气体的浓度，当进行一氧化碳（CO）浓度检测时，一氧化碳在工作电极处发生化学反应被氧化成二氧化碳，并且所得的电解电流与一氧化碳的浓度成比例，所以我们可以通过检测电解电流的大小来确定一氧化碳气体的浓度。MQ-7传感器采用高低温循环脉冲检测。在低温环境（1.5V加热）下能够显著提高测量精度，传感器的电导率随着一氧化碳浓度的增加而增加，在低温下吸附的杂质气体在高温环境（5.0V加热）下清洗。可以通过简单的驱动电路转换对气体浓度的导电性。2.3.6人体红外线检测传感器选择HC-SR501红外传感器模块广泛应用于检测由于人或动物自身发热产生的红外信号装置中，该传感器内部具有放大比较电路，用户在使用时只需要通过模块自带的电位器设置红外信号强度，热电红外传感器就会自动检测周围运动的热红外信号，当传感器检测到的红外信号数据大于预先设定的值时，就会通过输出通道来输出高脉冲信号，此时STM32主控芯片检测到高脉冲信号，促使报警器发出警报。2.4总体设计框图室内环境监测系统主要包括STM32主控芯片、传感器模块、Wi-Fi模块，显示模块、声报警模块总体结构示意图如图2.4所示图2.4系统整体结构示意图各个传感器检测模块分别作为一个子系统，四个子系统可以放在不同的位置上，四个子系统与STM32芯片之间采用无线传输的方式进行数据传输。因此可以随意调换四个子系统的位置，最后将测得的室内的数据通过Wi-Fi传输到平台上，并在平台上显示所测得的数据。3.室内环境检控系统的设计3.1系统总体电路设计家庭环境监控系统主要由STM32主控芯片，温湿度传感器数据采集模块，浓度传感器数据采集模块，一氧化碳（CO）浓度传感器数据采集模块，人体红外传感器检测模块,Wi-Fi通信模块和继电器执行模块等若干部分组成。主控芯片接收监控平台发送过来的控制指令完成对家庭环境温湿度、烟雾浓度、一氧化碳(CO)浓度和人体红外线等数据的检测收集，同时将室内环境的数据参数信息反馈到监控平台。手机APP或电脑客户端通过Window连接到esp8266无线通信模块，数据采集终端通过串口连接到esp8266模块，实现计算机与主控制器之间的Win通信和数剧传输，继电器模块通过继电器的通断实现被控模块的工作，是系统的执行机构。3.2主控芯片最小系统STM32F103C8T6最小系统里面的功能模块多，一方面要能够给它提供足够的电流支撑微控制器的正常工作，而由于芯片内部走线很细，单独一个电源不能提供充分的电流，必须有多个电源并联进行系统供电；另一方面各个模块在微控制器内部分别分散，对各个模块实行独立的电源供电充分保障了电源的稳定性能，确保了模块能够进行正常的工作。图3.2STM32F103C8T6最小系统原理图晶振电路的全称为晶体振荡电路，在结构上它是由一组并联在一起的电容和电阻经过串联一个电容所组成的电路结构。该结构具有两个谐振点，可以通过频率的大小将其分为串联谐振和并联谐振。由于晶体振荡电路的构造导致串联谐振点和并联谐振点的距离十分短，而且它们之间频率相差十分窄，晶体振荡器可以视为电感元件，因此晶体振荡器的两侧需要与适当大小的电容器并联连接以形成并联谐振电路，将构造的并联谐振电路添加到负反馈电路可以形成输出正弦波的振荡电路。晶振两端并联的电容的容值非常重要，因此需要选择和负载电容的容值差不多大小的相电容，才能使晶振输出正常的谐振频率，如图3.2所示，晶振的振荡电路一般将晶振连接在反相放大器的两端，然后，具有适当电容值的两个电容器在晶体振荡器的两端并联连接。为了使STM32系统在上电时平稳启动，上电自动复位是不可缺少的重要部分，复位电路的主要作用便是STM32上电自动复位。由于STM32的电路属于时序数字电路，运行时需要保持平稳时钟信号，所以在STM32系统上电时，只有当电源电压达到微控制器额定电压的范围以及晶振平稳工作时，STM32才从复位中脱离出来，开始正常运行。为了确保STM32微控制器的最小系统能够正常上电复位，使用图3-2所示的上电自动复位电路。当系统上电的时候，流过电容的电流最大，电容等效于短路，所以STM32的复位管脚可以看作是高电平，此时STM32处于复位状态；当电容器充满电时，两端的电压逐渐稳定。3.3供电电路STM32所用的是3.3Ｖ的供电系统，如图3.3所示，系统通过外部变压器得到５V直流电压，再通过降压芯片得到3.3Ｖ电压，稳压芯片采用ASM1117-3.3Ｖ。电源输出的输出口都加有滤波电容，防止电流产生毛刺对系统造成影响。为确保ASM1117的稳定性，输出连接到10uF电容,电源供电不要超过其最大耐压值。该电路结构能够采用多种供电方式，可以使用电脑USB 口供电以及移动电源供电，除此之外，系统还留有接线端子，可以外接蓄电池供电，该供电方案采用保险丝自保护电路，能有效防止系统短路。LED灯用于体现电源有没有输出即有电时导通变亮。为了增强系统的抗干扰能力在PCB布线时，为了增强系统的抗干扰能力，应尽可能加粗电源线和地线。图3.3供电电路原理图3.4串口通信及下载电路当下载程序时，将BOOTO=1，BOOT1=0，当烧写完成后使BOOTO=0，BOOT1=0整个过程BOOT1都为０，也就是接地。因此需要满足：当系统工作时，BOOTO通常连接到低电平，并选择用户闪存启动。BOOT引脚的电平状态会被控制器记录下来，选择主闪存存储器模式，开始运行代码。当需要下载程序时，将BOOTO引脚连接到高电平并选择要启动的系统存储器。接下来继续对系统进行重启，重新选择启动方式，然后开始下载程序。程序下载成功后，还需要切换系统从用户闪存存储区启动区执行程序，系统自动进行切换。当CH340没有数据传输时，RTS(数据终端就绪)和DTR(请求发送)都为高电平，当有数据传输时，RTS（数据终端就绪）变低，DTR（请求发送）仍然为高电平。此时三极管Q2基极为低电压，与集电极有压差，三极管导通，BOOTO为１，启动方式变为系统存储器启动，此时可以下载程序了，当DTR(请求发送)为高电平时，晶体管Q1的基极和发射极之间存在电压差，晶体管导通，并且RESET处于低电平。系统复位，当DTR变为低电平时，晶体管Q1关闭，复位完成，当程序下载时，DTR和RST同时拉高，三极管Q2关断，系统从FLASH启动，程序下载完毕。一键式下载电路原理图设计如图3.4所示图3.4串口通信及下载电路原理图3.5传感器电路的硬件设计3.5.1温湿度检测电路DHT11温湿度传感器是一种温度和湿度组合传感器，具有数字信号输出校准功能，它是电阻感湿元件和NTC温度测量元件的组合，配备高性能8位微控制器,为了确保产品的可靠性和长期稳定性，采用了特殊的数字模块采集技术和温湿度传感技术。它采用单线制串行接口，消息的传送长度能够达到20米以上，这个优势让它成为各种应用里面选择使用最多的一款传感器。DHT11的供电电压范围是3.3V-5V,VDD、GND中间应该加上一个0.1uF的电容，把它当做去偶电容进行滤波。DHT11数字湿式温度传感器的硬件连接方法非常简单，如图3.5所示，第四个引脚连接到电源地，第二个引脚是数据端，可以直接连接到微控制器的P1.7引脚。想要继续增强系统运行时的稳定性，要把一个阻值为5.1K的上拉电阻放置于第一个引脚（电源正极)与第二个引脚（数据端）之间。图3.5温湿度检测电路原理图3.5.2烟雾和一氧化碳（CO）浓度检测电路本系统采用的烟雾传感器和煤气传感器的输出引脚分为数字引脚和模拟引脚。传感器模块将其采集到的浓度变化通过模拟量转换成电压的变化，由于模拟量的输出电压随浓度的增加而降低，空气中传感器输出电压在4.5V左右，数字量输出的TTL数字量0和1分别是0.1V和5V，而单片机能承受的电压最高不超过3.6V，这两种情况均不利于单片机正常工作，所以模拟引脚用电阻分压至3.3V，数字引脚使用电压转换芯片。由于我们通过分压改变了传感器输出的电压值，所以我们要通过比例系数将浓度对应的电压值还原，设分压后的电压值为W，未经分压的电压值为V,我们可以得到分压比约为0.66225。在浓度超过预先设定的安全阈值时，发送报警信号。结合使用寿命长和稳定性高的优点，选择工作电压范围为3.3V-5V的MQ-2传感器，它对烟雾浓度感应存在很高的灵敏度和超快的响应复原性能，兼具模拟（AO）与数字（DO）双路输出，收集的烟雾浓度越大，输出电压越高，传感器的数字接口(DO）输出就越高。STM32控制器I/O端口可以直接连接并由嵌入式控制器检测，以检测室内内的烟雾。通过查阅资料得知，MQ-7传感器的敏感元件由二氧化锡敏感层，微氧化铝陶瓷管，加热器和测量电极组成，它们被装在由不锈钢或塑料制成的中空部件中，然后通过从外部隔离存在于气体室中的活性炭过滤层来改善传感器的性能。MQ-7传感器具有6个针状引脚，其中有4个引脚的功能是进行信号输出，其他2个的功能为对气敏元件补充加热电流，由于二氧化锡的化学特性十分稳定，因此以普遍情形来说，该传感器的使用寿命最高能够达到5年的时间。MQ-7传感器的电导率和CO气体的浓度成正比选择少量的外部元器件能够把它的电导率变化变换成和现在CO浓度完全一致的输出信号，接下来，输出信号被发送到STM32以实现下一个控制操作。3.5.3人体红外线检测电路热释电红外传感器模块由直流电源供电，其供电电压不能超过模块的额定电压。电压过高和过低都会影响模块正常工作，甚至还会损坏传感器。同时要求电源必须具备良好的滤波电路，防止电路中产生较大波动，影响测量结果。电脑的USB接口、安卓手机充电器输出的电源、传统干电池等电源都没办法正常满足模块工作要求，应采用三端稳压芯片稳压再经过220uF和0.1uF电容滤波后再为模块供电。人体感应模块的探头在测量时应避免受到强光照射，测量时尽量避免周围有强干扰设备。测量探头摆放的角度有由特殊要求，一般当测量角度小于90时，可以采用透明胶带遮挡测量探头。3.6蜂鸣器报警和继电器执行电路当家里有外部人员闯入或者发生火灾时，蜂鸣器报警模块就会开始鸣响警示。当STM32的输出引脚输出是高电平时，晶体管Q1将被导通，蜂鸣器将发出蜂鸣声；当输出为低电平时，晶体管Q1截止，这时蜂鸣器关闭声音。本文用继电器模块模拟对突发状况的控制操作。例如，当检测到烟雾浓度超标时，通过控制继电器模块闭合来模拟喷水装置的启动。继电器是通过电磁感应原理控制内部闸刀开关闭合的开关器件，它通常有三个接口，一般中间的为公共端，另外两个分别与公共端组成常开回路和常闭回路。当导电线圈有电流时，由于电磁效应，铁芯被导电线圈产生的磁场磁化，从而具有磁性，当铁芯的磁力大于弹簧的拉力时，衔铁就会逐渐靠近铁芯，从而使得衔铁的动触点与静触点接触，使得常闭回路断开，常开回路导通。当导线线圈没有电后，电磁场也不复存在，铁芯由于失去吸力，衔铁就会被弹簧的拉力拉回原来的位置，常闭回路导通，常开回路断开。继电器主要应用于对抗干扰和高电压的自动控制场合中，它通过使用比较安全的TTL信号去控制较大输出电压信号的一种开关，在电路中起到安全保护的作用。继电器是一种自动电气开关，当输入光，电，热等信号达到一定水平时，它会切换到改变受控电路的状态，电磁继电器具有高安全性和良好的电隔离特性，并被广泛使用。如图所示3-10所示，通过SW输入高电平或低电平来控制控制信号以打开或关闭光耦合器内的LED。当LED点亮时，内部光电晶体管导通，因此P-MOS的G电平电压很低，当P-MOS导通时，电磁线圈将通过它产生电流，产生磁力并吸引开关向下关闭。当没有输入控制信号时，MOS管关闭，没有电流流过电磁线圈,开关处于常闭状态。其中光耦三极管起保护作用，因为电磁线圈通电需要5V电压，而微控制器属于3.3V供电系统，光电耦合器是隔离的，以防止微控制器烧毁。图3-10继电器控制电路原理图4.室内环境检测系统的软件设计本文采用Ｃ语言进行编程，能够实现系统的初始化和各个传感器的数据收集、分析研究和数据传输功能，以及与Wi-Fi模块进行连接，通过串口实现通信与互操作，同时还完成了远程登录控制等功能。本系统采用模块化设计思想，将各个模块单独编程后再进行统一添加，增强了系统软件的可读性，便于日后维护和升级。系统软件模块包括：主程序、传感器数据采集程序、无线通讯程序、报警程序等设计以及系统参数配置模块设计。当系统上电后，STM32F103立即进入工作，首先需要对系统的时钟、GPIO管脚、中断向量、定时器以及串口等进行初始化，然后从EEPROM中读取传感器上下限阈值等一些固有参数，之后STM32F103通过串口发送AT命令到Wi-Fi模块对其进行初始化。4.1主程序设计单片机上电复位，首先对LCD1602和DHT11、煤气传感器、烟雾传感器、人体红外感应传感器等模块进行初始化配置。然后程序会延时0.2S，等待初始化完成。当模块初始化完成后，程序进入主函数，首先单片机控制LCD1602显示各个模块名称。然后开始进入主循环，单片机开始检测烟雾传感器状况，如果烟雾超标，相应标志位置1。其次检测人体红外传感器状况，当室内有人员走动时，相应防盗标志置１，当检测到煤气浓度超标时，相应标志位置１。单片机会通过定时器中断，每20ｍ会检测相应标志位状态，检测到标志置位１时，开始声光报警，发出对应的警报声。同时,单片机会控制DHT11传感器读取当前环境温湿度数据，并将所有数据经过单片机线性拟合处理，对数据进行分析，把结果通过LCD1602液晶显示屏显示出来。主程序工作流程如图4.1所示。图4.1主流程图4.2温湿度传感器的设计传统的温湿度监测需要先采集信号，然后放大信号，进行信号滤波，再进行校准、AD/DA转换等步骤，而DHT11可以直接输出已经处理完成的数字信号，省去一大堆复杂的操作。DHT11软件设计流程图如图4.2所示。图4.2DHT11软件设计流程图工作过程为：STM32发送启动信号，DHT11从低功耗模式切换到高速模式，检测主机启动信号的结束；DHT11响应（发送80us低电平响应信号）并送出40bit的数据。4.3烟雾和CO(一氧化碳)传感器的设计MQ-2烟雾传感器模块的输出是模拟的，其电压范围为0-5V。原理是它检测到的气体浓度越高，输出电压越高，STM32内部A/D转换模块就能够执行模数转换操作，用数字输出替换模拟量。因此，首先对STM32的A/D转换模块进行初始化，然后由MQ-2烟雾传感器模块发送的模拟信号通过A/D转换通道转换为数字信号。之后和EEPROM内存放的数据固定值做出对比分析。烟雾传感器模数转换流程图如图4.3所示。4.3烟雾传感器模数转换流程图4.4无线数据传输通信本设计的家庭环境监测与控制系统，在完成对环境温湿度，烟雾、煤气浓度，有无人员闯入等数据收集后，通过无线传输的方式将采集到的数据结果传送到互联网，然后接入开放的云平台，让系统具备网络功能，与开放的物联网对接，达到远距离的实时监测和控制，所以，传感器检测数据的无线传输是系统能否实现网络化的一个重要的关键技术，现在市场上广泛使用的无线技术包括蓝牙、ZigBee、Wi-Fi等各种无线技术对不同需求的支持略有不同。目前来说，Wi-Fi的优势是应用广泛，已经普及到千家万户，Wi-Fi是一种局域无线技术，允许电子设备使用2.4GHz无线电波交换数据或连接到互联网，具备数据传输率高、覆盖广、没有线路、抵抗外部扰乱能力强等好处，对比于传统的使用有线网络的环境监控系统来说，使用Wi-FI技术有效地减少了线路布置问题，兼具优秀的扩展性能、灵活的移动性能。本系统选用esp8266模块将采集到的数据结果通过互联网接入云平台，该模块拥有三种工作模式，具体来说是：SoftAP模式、Station模式，还有SoftAP+Station模式。用户能够经由对不同模式的选取从而达到灵活的网络配置方式。详细来说：SoftAP模式是把自己本身当成一个热点，智能手机、PDA以及其他移动设备，都能够当做Station以接进热点，由此建成了一个局域网；Station模式具体是能够由AP接进Internet并且往网络上的服务器传送和下载数据，人们能够在系统硬件电路板上经由互联网査看esp8266的情况，然后往esp8266发出操作命令。本文选用OneNET作为实时监测的平台，OneNET是由中国移动打造的Paas物联网开放平台，它的初衷是帮助开发者通过使用无线网络对硬件和软件系统轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为环境监控系统提供完善的物联网解决方案，通过计算机网页端和手机APP建立一个家庭环境参数智能监控中心。人们能够登录OneNET平台服务器Web，申请注册一个属于自己的平台账号，同时能够在手机软件下载中心下载OneNET手机APP，当人们申请账号的时候会产生一个属于用户的自己专门使用的APIkey，用户在网页上增设具体设备的时候就出现一个统一的资源定位码URL，接着能够继续设置系统用到的硬件设备以及各种传感器，使系统全部需要采集数据的传感器通通配置连接以达到系统的统一监控与管理。本系统选用esp8266模块，根据模块提供的接口，用串口调试助手给esp8266模块发AT指令进行通信，让模块接入网络。建立好链接以后，采用HTTP报文协议形式往服务器发送数据。主要指令如下：AT＋RST（重启模块）AT＋CWMODE=3（选择模式3STA+AP模式）AT＋CIPMUX=0（启动单路连接）AT＋CWJAP=“Wi-Fi名称”，“密码”（配置Wi-Fi名称和密码）AT＋CIPSTART=“183.230．40．33”，80（服务器地址和端口）AT＋CIPSTART+<length>（向某个连接发数据）一般来说，当数据选择使用无线传输方式时，一帧数据就经由帧头、数据、帧尾三部分组成，帧头是表示数值的开始地址，数据是具体的发送内容，帧尾则表示了一帧数据的结束地址，与此相似的是，本系统的一帧数据也是经过这三个部分组成，具体是：请求行、头部键值对（、请求体。5.室内环境检测系统的调试5.1硬件安装与调试在完成硬件电路原理图和PCB电路设计工作后，进行实物电路板的焊接。焊完的系统整体实物图如图5.1所示图5.1系统整体实物图硬件测试时首先要保证STM32最小系统正常工作，这就需要调试单片机的电源和复位电路部分，只要电源电路、晶体振荡器电路和复位电路都正常工作，控制系统就能正常工作。然后就是对具体硬件实物器件进行连接和调试，在这一部分需要注意的是单片机引脚和传感器引脚是否正确连接，并联使用的集成稳压器电路是否选择相同的制造商和同一批产品，只有确保上述配置正确，才能使参数保持一致。值得注意的是，在选择输出电流时必须留有一些余量，以防止由于各个集成稳压器电路的故障引起的其他电路链烧毁。对程序进行测试，该程序能够控制被控对象达到自己想要的效果，并且传输方式为串口发送，STM32能够收到各传感器模块传送过来的数据信息，并且可以通过LCD显示屏展示出来，所有操作均可通过按键来操作，能够实现既定目标。对硬件电路和软件程序完成基本的测试工作后，开始对系统进行联合调试。首先搭建好硬件电路，检查接线是否正确。然后打开开关，电源指示灯点亮说明电源连接正确，并且输出电压正确，数码管能够显示说明硬件设计没有问题。最后将目标代码下载到单片机中，对系统的运行性能进行测试。调试过程中遇到了一些问题，例如:无法读取DHT11温度、液晶屏显示不清晰以及单片机无法下载程序等问题，最后都成功地解决了。5.2软件