基于STM32的环境监测系统 (esp8267)（上）+https://developer.aliyun.com/article/1627383
7.4 OLED显示屏模块
在显示模块的选择上，一般常见的是OLED和LCD两种，本系统选用0.96寸的OLED显示屏将检测的环境数据显示出来。
OLED显示屏驱动电流小，可以自己发亮，不像LCD屏需要背光灯，其响应速度也比同类型的LCD快；能耗方面，同等亮度下，虽然LCD能耗低一些，但是背光源长亮的条件下，LCD的能耗会超过OLED，从侧面说明在此等的状态下，OLED的能耗要优于LCD；
OLED裸屏总共种接口包括:6800、8080两种并行接口方式、3线或4线的串行SPI接口方式、IIC接口方式(只需要2根线就可以控制OLED)，本次实验的OLED采用的就是IIC接口方式。
IIC主从通信过程
主设备往从设备写入数据需要有下面的过程：
1.主设备发送一个起始信号（START）。
2.主设备在数据线上广播从设备地址。
3.确定数据传输方向（R/W）。
4.等待从设备应答信号（ACK）。
5.主设备发送数据到从设备，从设备接收到后，会返回给主设备一个应答信号，直到主设备发送完数据，或者从设备返回一个NACK信号，表示从设备不再接收数据。
6.数据发送完毕，主设备发送终止信号（STOP）。
目前，OLED显示屏技术被看作是下一代屏幕科技的创新领域，同时也是下一代平面屏幕的强力应用技术，而且作为新兴技术产品，无论是在价格优势还是性能方面，都要强于过去传统的LCD显示屏。0.96寸的OLED显示屏实物图
本系统中OLED显示屏有四个引脚，分别是引脚1是接地的引脚，和STM32F103最小系统板的GND相连；引脚2为VCC，是OLED显示屏的供电引脚，其工作电压的范围为3.3V-5V；引脚3为SCL时钟线与STM32F103最小系统板的PB6端口相连接；引脚4为SDL数据线与STM32F103最小系统板的PB7相连接。
7.5 WIFI通信模块
在数据传输方面，采用下位机上传至上位机。本系统决定采用ESP8266作为WiFi通信模块。ESP8266是一款非常受欢迎的低成本、高性能Wi-Fi模块。它集成了Wi-Fi功能和TCP/IP协议栈，并可以通过串口与主控制器进行通信。
以下是对ESP8266模块的详细讲解：
- 架构和功能：ESP8266模块采用了32位的Tensilica处理器架构，通常是ESP8266EX芯片。它集成了Wi-Fi无线网络连接功能和TCP/IP协议栈，具有可靠的数据传输能力。ESP8266还包含用于控制、调度和管理网络连接的固件。
- Wi-Fi功能：ESP8266支持802.11 b/g/n无线标准，并且可以作为Wi-Fi客户端或者Wi-Fi接入点（AP）运行。作为客户端，ESP8266可以连接到现有的Wi-Fi网络，实现与互联网的通信。作为AP，它可以创建自己的Wi-Fi网络，允许其他设备连接到它并进行数据交换。
- 通信接口：ESP8266模块通常通过串口（UART）与主控制器进行通信，使用AT指令集作为通信协议。主控制器可以通过发送AT指令给ESP8266来控制Wi-Fi连接、数据传输和网络配置。除了串口，ESP8266还可以通过SPI和I2C等接口与其他外部设备进行通信。
（1）具有三种工作模式：Station：用于连接热点的模式；AP：用于作为热点的模式；Station+AP：两个功能可以同时打开。
（2）支持无线802.11b/g/n标准。
（3）在该系统内设置有CTP/IP协议线，并支持多路TCP Client连接。
（4）在其内部的控制单元位32位,可兼做应用MCU。
（5）此模块功耗非常低，适合外部电源供电使用。
（6）ESP8266模块是市面上常见的数据传输的模块。它的体积非常小而且设计精巧，面积与一元硬币相仿，可以很容易将其装进到各种系统中。
7.6 蜂鸣器报警模块
环境检测系统在检测到空气质量超出某一特定的阈值后，便会由单片机控制蜂鸣器开和关，起到报警通知到相关人员的用处。
蜂鸣器一般分为无源和有源两种，无源蜂鸣器的内部结构中没有振荡器与源，需要加一个音频信号去进行驱动，这个音频信号一般为2K-5K的方波，通过控制音频信号的频率，能够达到“哆瑞咪发”的效果；而有源蜂鸣器则自带振荡器，通上直流电后，当I/O口输入对应电平时，才会发声报警。
本系统中使用的蜂鸣器模块引脚连接说明如下：在输入端引脚1为I/O口与单片机的PA5端口相连接，单片机的输出高低电平，来控制蜂鸣器是否鸣叫；引脚2是接地的引脚，与单片机的GND相连；引脚3为VCC，是蜂鸣器模块的供电引脚，其工作电压为5V。
8、软件主程序设计
主程序负责实现设计的所有功能，从总体系统结构上看，是以STM32单片机为核心，对各个模块进行初始化，引入各个子程序模块的头文件，从而实现各个模块的调用，各个模块互相统筹合作，通过网络将数据上传到上位机，并且展示给用户，从而实现整体的功能逻辑。结合环境的功能需求，对环境检测系统所需求的软件架构进行了设计。
9、云台的使用（ONENET)
本次设计的上位机采用的是onenet云平台。onenet云平台是由中国移动打造的物联网开放的平台，可以快速的完成设备开发部署，能够轻松的帮助用户实现产品的接入与产品的连接，为智能系统和智能产品提供了方便可靠的物联网连接方案。onenet云平台适配各种网络协议和网络环境，同时还支持大量的传感器设备和智能设备的接入，而且简单易学，功能强大，可以让初学者轻易上手。onenet云平台满足了本设计的需求。针对其使用，首先要完成的准备工作有以下几个步骤：
（1）创建onenet云平台账号并登录。
（2）点击控制后台，找到产品开发。
（3）添加产品，填写添加产品的信息。
（4）添加设备，在详情里面可以看到设备ID、创建时间、授权信息、接入方式等需要用到的信息。
配置完成后的服务器界面如下图所示。
使用原理：各个模块分别作用，将感知到的环境数据传输到STM32单片机中，进行处理，通过ESP8266WiFi模块传输到上位机即onenet云平台，此时在onenet云平台可以详细的看到各个模块检测的数据。其工作流程为：模块先将数据传入到STM32单片机中，接着 STM32F103单片机控制WiFi模块进行与上位机的通信，将数据上传到onenet云平台。至此，设计完成了上位机与下位机的通信。
10、功能测试
将程序烧录进STM32单片机后，对系统供电，首先观察OLED显示器是否显示正常，若正常，则说明电路没有问题，接着观察所出现的数据是否符合预期设想变化，之后观察其他的传感器是否都在正常进行工作，每个传感器模块在显示屏上是否有数值输出，若一切正常，则表示没有问题。用上位机可以验证WiFi模块功能是否正常，即上位机的数据是否同步准确。若是单个数据没显示，则检查代码是否有错误，或者观察对应的传感器是否有损坏现象。检查完毕后，对各个传感器进行不同环境下测试。
（1）开机动画显示。系统上电后，首先ESP8266进行联网配置，同时OLED屏幕上显示ESP8266初始化，同时在下方还有进度条显示，若成功，则进度条正常读条完成，若不成功，则进度条卡住等待，观察上电状态，符合设想目标，测试完毕。
（2）在ESP8266完成正常初始化后，系统各模块工作正常，符合设想目标，测试温湿度模块读取数据。观察OLED屏幕，在OLED第一行显示获取环境的温度，第二行显示获取环境的湿度，第三行显示获取环境的光照值，第四行显示获取环境的空气质量，观察上电状态，各模块读取数据状态正常，符合设想目标，测试完毕。
（3）温湿度检测模块，DHT11温湿度传感器的测试比较容易，在自然条件下对数据进行记录，然后对着DHT11温湿度传感器哈几口气，观察数值变化情况，若前后数据均在合理范围之内的情况下，如温度变化范围是0到40摄氏度，湿度为百分之0到100，哈气后的温度对应缓慢上升，湿度对应有所增加，则认为DHT11温湿度传感器的测试通过。
（3）光照强度监测，针对环境光照值，利用光敏监测模块，在自然条件下，用手轻轻捏住光敏探头，并观察OLED上的光照值是否发生明显下降变化，并检验小于阈值20时，灯是否会打开。若均符合实验预想，则测试通过。
（4）空气质量检测，针对MQ-135空气质量传感器模块，它可以检测多种有害气体，例如：氨气、硫化物和烟雾等。测试选用燃烧后的木棍作为道具，燃烧后的木棍气体中包含烷类气体及石油液化气，操作是将木棍点燃，随后使木棍变成熄灭状态，然后使其缓缓靠近MQ-135传感器，观察OLED显示数值变化，并检验大于阈值180时，蜂鸣器能否正常报警鸣叫，风扇是否打开转动。若均符合实验预想，则测试通过。
（5）上位机检测，在完成上述的各个模块功能检测后，检查在onenet云平台上是否能实时监测系统获取的环境数据，检查数据接收的最新时间，若均符合实验预想，则测试通过。
至此，所有工作的模块都已经检测完毕，当所有的模块都能正常工作时，意味着环境检测系统设计成功。
11、总结
本设计是基于STM32F103C8T6单片机来实现的，核心主控芯片连接光照强度检测模块、温湿度检测模块、空气质量检测模块；OLED显示屏；电源稳压降压模块；WiFi通信模块和蜂鸣器报警模块，并通过WiFi通信模块把数据上传到onenet云平台，可在上位机上实时观看。当空气质量达到某一特定的阈值时，会自动控制蜂鸣器进行报警，便于及时做出措施改善，使所处的环境达到或接近一个最佳的程度。
本文所设计的环境检测系统，能够成功应用于户外的环境。经过实际运行的结果反馈表明，本系统可实现“全面采集温湿度、光照强度和空气质量的信息，正确的显示在OLED显示屏上，并将信息实时传至onenet云平台”的功能。本系统工作稳定、抗干扰能力强、操作起来简单便捷，满足了现代环境检测的设计要求。
12、附录（运行视频、实物图片）
图片展示：
视频展示:
基于stm32的环境监测（esp8266)
