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基于STM32单片机的智能粮仓温湿度检测蓝牙手机APP设计

news 2025/8/16 19:35:33

1 系统功能介绍

本系统是一款基于 STM32 单片机 的智能粮仓温湿度监控与阈值控制系统，能够实现对粮仓内温度、湿度的实时采集、显示、报警及远程控制。系统通过 蓝牙模块 与手机进行无线通信，手机端可接收温湿度数据，也可发送命令调整温湿度报警阈值，实现粮仓环境的智能化管理。

系统的主要功能包括：

温湿度实时采集与显示
- 使用 DS18B20 采集温度数据；
- 使用 土壤湿度传感器 采集湿度数据；
- OLED 显示屏显示实时温度、湿度及报警阈值。
蓝牙数据传输与阈值控制
- 通过蓝牙模块向手机发送实时温湿度数据；
- 手机通过串口调试软件或专用 APP 接收数据并显示；
- 手机可发送指令调整温湿度报警阈值。
继电器控制与报警
- 当温度超过温度阈值时，自动打开继电器1（可接风机、降温装置）；
- 当湿度超过湿度阈值时，自动打开继电器2（可接除湿机、通风装置）；
- 超限时手机端显示报警信息。
手机命令控制格式
- 温度阈值增加：temp add
- 温度阈值减少：temp down
- 湿度阈值增加：dh add
- 湿度阈值减少：dh_down

2 系统电路设计

2.1 单片机最小系统

本系统的核心控制单元是 STM32F103C8T6 单片机，其 ARM Cortex-M3 内核运行速度快，适合实时数据采集与多任务处理。

晶振电路：使用 8MHz 外部晶振，配合内部倍频至 72MHz 主频，保证系统稳定运行；
复位电路：上电自动复位，并提供手动复位按钮；
电源电路：使用 3.3V 稳压电源为 STM32 供电，外围传感器和蓝牙模块根据需要提供 3.3V 或 5V 电源。

2.2 温度传感器 DS18B20

功能：用于测量粮仓内温度，测量范围 -55℃~125℃，精度 ±0.5℃；
通信协议：单总线协议，占用一个 GPIO 口即可完成数据传输；
工作模式：由 STM32 定时读取温度数据，转换为浮点数后显示与发送。

2.3 土壤湿度传感器

功能：检测粮仓内环境湿度（或粮堆湿度）；
信号类型：模拟电压信号；
接口：通过 STM32 ADC 模块采集电压值，映射为湿度百分比。

2.4 OLED 显示模块

屏幕类型：0.96 英寸 128×64 OLED，I2C 接口；
功能：显示温度、湿度的实时值及报警阈值；
优点：低功耗、高对比度，适合暗光环境。

2.5 蓝牙通信模块

型号：HC-05/HC-06（串口透传模块）；
接口：UART 串口通信，波特率 9600bps；
功能：
- 向手机发送温湿度数据；
- 接收手机端阈值调整命令并解析执行。

2.6 继电器模块

功能：驱动外部风机、加热器、除湿机等设备；
控制逻辑：
- 温度超限 → 打开继电器1；
- 湿度超限 → 打开继电器2；
- 恢复到正常值 → 关闭继电器。

3 程序设计

3.1 主程序框架

程序主要流程为：初始化 → 采集温湿度数据 → OLED 显示 → 蓝牙发送数据 → 蓝牙接收命令并调整阈值 → 判断是否超限并控制继电器。

#include "stm32f10x.h"
#include "ds18b20.h"
#include "oled.h"
#include "adc.h"
#include "usart.h"
#include "relay.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>float temperature = 0;
float humidity = 0;
float tempThreshold = 30.0;
float humThreshold = 60.0;
char rxBuffer[50];int main(void)
{SystemInit();DS18B20_Init();OLED_Init();ADC_Init();USART1_Init(9600);Relay_Init();while(1){temperature = DS18B20_GetTemp();humidity = ADC_GetHumidity();OLED_ShowTempHum(temperature, humidity, tempThreshold, humThreshold);SendDataToPhone(temperature, humidity, tempThreshold, humThreshold);if(USART1_Receive(rxBuffer)){ParseCommand(rxBuffer);}Relay_Control(temperature, humidity, tempThreshold, humThreshold);}
}

3.2 温度采集模块（DS18B20）

float DS18B20_GetTemp(void)
{// 发送温度转换命令// 延时等待转换完成// 读取数据并转换为摄氏温度return tempValue;
}

逻辑：通过单总线协议发送温度转换命令 → 读取两个字节数据 → 转换成浮点数。

3.3 湿度采集模块（ADC）

float ADC_GetHumidity(void)
{uint16_t value = ADC_ReadChannel(ADC_Channel_1);return (value / 4095.0) * 100; // 转换为百分比
}

逻辑：ADC 采样 0~~3.3V 电压 → 映射到 0~~100% 湿度值。

3.4 蓝牙通信与命令解析

void ParseCommand(char *cmd)
{if(strcmp(cmd, "temp add") == 0) tempThreshold += 1;else if(strcmp(cmd, "temp down") == 0) tempThreshold -= 1;else if(strcmp(cmd, "dh add") == 0) humThreshold += 1;else if(strcmp(cmd, "dh_down") == 0) humThreshold -= 1;
}

逻辑：蓝牙串口接收到命令 → 比对字符串 → 修改对应阈值。

3.5 OLED 显示模块

void OLED_ShowTempHum(float temp, float hum, float tThr, float hThr)
{OLED_Clear();OLED_ShowString(0, 0, "T:");OLED_ShowFloat(20, 0, temp);OLED_ShowString(70, 0, "TH:");OLED_ShowFloat(100, 0, tThr);OLED_ShowString(0, 2, "H:");OLED_ShowFloat(20, 2, hum);OLED_ShowString(70, 2, "HH:");OLED_ShowFloat(100, 2, hThr);
}

逻辑：第一行显示温度和温度阈值，第二行显示湿度和湿度阈值。

3.6 继电器控制模块

void Relay_Control(float temp, float hum, float tThr, float hThr)
{if(temp > tThr) Relay1_On();else Relay1_Off();if(hum > hThr) Relay2_On();else Relay2_Off();
}