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基于STM32单片机的新版ONENET物联网云平台环境检测手机APP系统

news 2025/9/6 13:50:36

1 基于STM32单片机的新版OneNET物联网云平台环境检测手机APP系统设计

本设计旨在利用STM32单片机搭建一个环境检测与远程控制系统，系统通过DHT11传感器获取温湿度信息，并将数据上传至新版OneNET物联网云平台，实现远程监控。同时，用户可通过手机APP实时查看环境信息，并对系统中的LED灯进行远程开关控制。该系统综合了传感器检测、单片机数据处理、物联网通信及移动端应用交互等多个技术模块，具有很强的实践性和应用价值。

2 系统功能介绍

本系统的功能主要包括以下几点：

环境数据采集
系统采用DHT11温湿度传感器对周围环境的温度与湿度进行实时检测，并通过STM32单片机的接口进行数据读取。采集到的数据经过单片机的处理后，以标准的数据格式进行封装。
数据上传至云平台
STM32单片机通过ESP8266 WiFi模块与新版OneNET物联网云平台建立连接，将采集到的环境数据实时上传至平台。云端服务器保存与管理这些数据，为后续的移动端访问提供数据支持。
手机APP端显示与控制
用户可通过手机APP查看当前温度与湿度数值，并可以通过APP发送控制指令，控制远程设备上的LED灯。此功能体现了物联网系统中“感知—传输—应用”的完整闭环。
报警与扩展功能
系统可以设置温湿度阈值，当数据超出范围时，通过云端消息推送至APP提示用户。未来还可扩展更多环境参数的采集，如光照、空气质量等。

3 系统电路设计

3.1 STM32单片机最小系统电路

STM32单片机作为系统的核心控制器，承担着数据采集、通信处理和逻辑控制等任务。最小系统电路由以下部分构成：

电源电路：通过稳压芯片提供稳定的3.3V电压，保证单片机及外设稳定运行。
复位电路：由按键和电阻电容构成，确保上电后系统能正常启动。
时钟电路：外部晶振为系统提供稳定的时钟信号，保证处理速度与通信稳定性。

3.2 DHT11温湿度传感器电路

DHT11通过单总线与STM32连接，通信协议简单，硬件接口要求低。传感器需要提供稳定的5V或3.3V电源，并通过一个数据引脚与单片机相连，电路中通常需要一个上拉电阻。
DHT11模块定时输出温湿度数据，STM32通过GPIO捕获数据并进行解码。

3.3 ESP8266 WiFi通信电路

ESP8266模块作为WiFi通信接口，通过串口与STM32进行数据交互：

TXD/RXD引脚：连接到STM32的USART接口，实现AT指令通信。
电源部分：需要稳定的3.3V供电，工作电流在数百毫安范围，因此电源设计需有足够电流驱动能力。
该模块负责与路由器连接，并与OneNET物联网云平台进行数据交互。

3.4 LED控制电路

LED通过限流电阻连接到STM32的GPIO口，单片机输出高电平点亮LED，输出低电平熄灭LED。当手机APP下发控制命令后，单片机即可根据指令控制LED的开关状态。

3.5 OLED显示电路（可选）

为了增强本地显示效果，系统还可以加入OLED模块，通过I2C接口与STM32连接，在本地显示实时温湿度数据。虽然核心功能由APP完成，但OLED显示增加了独立性与调试的便利性。

4 程序设计

4.1 主程序逻辑

主程序负责系统初始化、数据采集、数据上传、指令接收和控制执行等核心任务。其流程为：

初始化单片机外设（GPIO、USART、I2C等）。
初始化DHT11传感器，周期性采集温湿度数据。
初始化ESP8266并连接WiFi及OneNET云平台。
上传环境数据至云平台。
接收来自APP的控制指令，驱动LED执行相应操作。

主程序框架代码如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "dht11.h"
#include "esp8266.h"
#include "led.h"int main(void)
{uint8_t temp, humi;SystemInit();LED_Init();DHT11_Init();ESP8266_Init();ESP8266_ConnectWiFi("SSID","PASSWORD");ESP8266_ConnectOneNET("DeviceID","APIKey");while(1){// 采集温湿度数据if(DHT11_ReadData(&temp, &humi) == 0){// 上传数据至OneNETESP8266_SendDataToOneNET(temp, humi);}// 接收APP下发控制指令uint8_t cmd = ESP8266_ReceiveCmd();if(cmd == 1) LED_On();else if(cmd == 0) LED_Off();Delay_ms(2000);}
}

4.2 DHT11温湿度采集程序

DHT11通过单总线协议传输数据，需严格控制时序。程序主要步骤包括起始信号、传感器响应、数据接收和校验。示例代码如下：

uint8_t DHT11_ReadData(uint8_t *temp, uint8_t *humi)
{uint8_t buf[5] = {0};// 起始信号DHT11_Start();if(DHT11_CheckResponse() == 0) return 1;for(int i=0;i<5;i++){buf[i] = DHT11_ReadByte();}if(buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3] == buf[4]){*humi = buf[0];*temp = buf[2];return 0;}return 1;
}

4.3 ESP8266 WiFi通信程序

ESP8266模块通过AT指令与单片机通信，主要功能包括连接WiFi、连接OneNET平台和上传数据。示例代码如下：

void ESP8266_SendDataToOneNET(uint8_t temp, uint8_t humi)
{char json[100];sprintf(json, "{\"Temperature\":%d,\"Humidity\":%d}", temp, humi);ESP8266_SendData(json);
}

接收APP指令的函数示例：

uint8_t ESP8266_ReceiveCmd(void)
{if(strstr(USART_RX_BUF,"LED_ON")) return 1;else if(strstr(USART_RX_BUF,"LED_OFF")) return 0;return 2; // 无指令
}

4.4 LED控制程序

LED控制部分程序较为简单，只需通过GPIO输出高低电平实现：

void LED_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}void LED_On(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13); // 假设低电平点亮
}void LED_Off(void)
{GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
}

5 总结

基于STM32单片机的新版OneNET物联网云平台环境检测手机APP系统，实现了温湿度采集、数据上传和远程控制的完整物联网应用。系统采用DHT11传感器获取环境数据，ESP8266模块完成WiFi通信，云端平台实现数据存储与转发，用户通过APP实时获取信息并进行控制。该系统不仅具有较强的实用价值，同时也为学习STM32单片机、物联网云平台和APP交互提供了一个完整的设计案例。