1、项目简介
1.1 系统构成
本设计由STM32单片机+指示灯电路+风扇控制电路+温湿度传感器电路+lcd1602液晶显示电路+蓝牙模块电路+按键电路+电源电路组成。
1.2 系统功能
- 1、通过温湿度传感器检测温湿度，并在液晶上和APP上实时显示
- 2、通过按键可修改温湿度报警阈值
- 3、湿度超过最大报警阈值时，向APP发送“Shidu High”报警信息
- 4、湿度小于最小报警阈值时，向APP发送“Shidu Low”报警信息
- 5、湿度介于最大与最小之间，发送“Shidu Normal”
- 6、温度大于最大阈值，使用蜂鸣器报警，温度小于最小阈值，使用LED报警
- 7、系统运行指示灯，周期闪烁
- 8、通过APP发送指令“O”，风扇启动；通过APP发送指令“C”，风扇关闭
2、部分电路设计
2.1 stm32f103c8t6单片机最小系统电路设计
STM32F103C8T6是一款由意法半导体公司（ST）推出的基于Cortex-M3内核的32位微控制器，硬件采用LQFP48封装。
具体参数为：
- 64K x 8bit的Flash
- 20K x 8bit的SRAM
- 37个GPIO，分别为PA0-PA15、PB0-PB15、PC13-PC15、PD0-PD1
- 2个12bit ADC合计12路通道，外部通道：PA0到PA7以及PB0到PB1
- 内部通道：温度传感器通道ADC_Channel_16和内部参考电压通道ADC_Channel_17
- 4个16bit定时器/计数器，分别为TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
- 2个看门狗定时器（独立看门狗IWDG、窗口看门狗WWDG）
- 1个24bit向下计数的滴答定时器systick
- 2个IIC，2个SPI，3个USART，1个CAN
- 内部8MHz时钟HSI最高可倍频到64MHz，外部8MHz时钟HSE最高可倍频到72MHz
Cortex-M3是ARM公司推出的基于ARMv7架构的MCU内核，ST公司在此内核的基础上完成了USART、DMA、GPIO等外围电路的设计。
STM32单片机最小系统电路由复位电路、时钟电路和电源电路。拥有这三部分电路后，单片机即可正常工作。
单片机最小系统原理图如下图所示：
实物图：
2.2 LCD1602液晶显示电路设计
LCD1602是一种字母数字液晶显示模块，可以显示16个字符和2行文本，因此被命名为LCD1602。它通常用于各种电子项目，特别是基于微控制器系统。该模块包含一个驱动电路，简化了与微控制器或其他数字信号源的接口过程，因此成为业余爱好者和工程师的流行选择。LCD1602由+5V DC供电，可以使用并行或串行通信协议与微控制器通信。它可以显示字母数字字符、符号和图标，并可用于许多应用，包括显示传感器数据、消息和菜单。
LCD1602采用标准的16脚接口，具体定义如下：
- 第1脚：VSS为地电源。
- 第2脚：VDD接5V正电源。
- 第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的可调电阻调整对比度。
- 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
- 第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
- 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行数据写入或读取命令。
- 第7～14脚：DB0～DB7为8位双向数据线。
- 第15～16脚：空脚或背光电源端接口。
电路设计
LCD1602模块实物图：
2.2 风扇控制电路设计
- 风扇控制电路使用NPN三极管对风扇进行控制
- 三极管8050是非常常见的NPN型晶体三极管，在各种放大电路中经常看到它,主要由硅制成，应用范围很广，主要用于高频放大。也可用作开关电路。一般由硅制成。
- 电路图如下：
- 8050三极管实物图
- 5V风扇模块实物图：
2.3 HC05蓝牙通信电路设计
- HC-05蓝牙串口模块是一种基于蓝牙2.0协议的串口通信模块，它的数据传输速率高达2Mbps，能够满足绝大部分实际应用。它主要通过串口通信的方式，实现了与各种单片机（如STM32、Arduino等）以及其他蓝牙设备的通信。相对于传统串口通信，使用HC-05蓝牙模块可以实现无线传输，有效地解决了传输距离等问题。
- HC-05蓝牙模块由两部分组成：蓝牙串口模块和底板电路板。蓝牙串口模块是实际完成数据传输的核心部分，而底板电路板主要负责提供稳定的电源以及与单片机的连接。HC-05蓝牙模块既可以作为主机，也可以作为从机。
- hc05蓝牙模块实物图：
3、部分代码展示
3.1 系统外设初始化
delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(9600); //串口初始化为9600 TIM3_Int_Init(499,7199);//50ms FengShanInit(); //初始化与LED连接的硬件接口 Beep_Init(); //蜂鸣器初始化 KEY_Init(); //按键初始化 LedInit(); //LED初始化 Lcd_GPIO_init(); //1602接口初始化 Lcd_Init(); fengshan = 1; //上电风扇转一下 PowerLed = 0; WarnLed = 0; BUZZER_ON //蜂鸣器上电响一下 delay_ms(200); BUZZER_OFF
3.2 LCD1602液晶显示屏引脚初始化
void Lcd_GPIO_init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明结构体 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_GPIO_DATA, ENABLE); //打开端口B时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_DATA_0_PIN|GPIO_DATA_1_PIN|GPIO_DATA_2_PIN|GPIO_DATA_3_PIN|GPIO_DATA_4_PIN|GPIO_DATA_5_PIN|GPIO_DATA_6_PIN|GPIO_DATA_7_PIN; // DB8~DB15 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //标准输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M时钟速度 GPIO_Init(GPIO_DATA_0, &GPIO_InitStructure); //初始化端口 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_GPIO_EN, ENABLE); //打开端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_EN_PIN; // 使能端口 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //标准输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M时钟速度 GPIO_Init(GPIO_EN, &GPIO_InitStructure); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_GPIO_RW, ENABLE); //打开端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_RW_PIN; // 使能端口 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //标准输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M时钟速度 GPIO_Init(GPIO_RW, &GPIO_InitStructure); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_GPIO_RS, ENABLE); //打开端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_RS_PIN; // 使能端口 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽复用输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M时钟速度 GPIO_Init(GPIO_RS, &GPIO_InitStructure); }
3.3 DHT11读取温湿度数据程序设计
/** * @brief 读取40bit数据 * @param none. * @retval 1 读取成功，0读取失败. */ int DHT11_ReadData(void) { unsigned int cout = 1; unsigned int T_H, T_L, H_H, H_L, Check; //设置为IO口输出模式 DHT_Set_Output(); //1、MCU开始起始信号 DHT_ResetBit(); delay_ms(25); //拉低至少18ms DHT_SetBit(); delay_us(20); //拉高20~40us //设置为IO口输入模式 DHT_Set_Input(); //2、读取DH21响应 if(DHT_ReadBit() == Bit_RESET) { //等待80us的低电平 cout = 1; while(!DHT_ReadBit() && cout++); //等待80us的高电平 cout = 1; while(DHT_ReadBit() && cout++); //读取8bit的湿度整数数据 H_H = DH21_ReadByte(); //读取8bit的湿度小数数据 H_L = DH21_ReadByte(); //读取8bit的温度整数数据 T_H = DH21_ReadByte(); //读取8bit的温度小数数据 T_L = DH21_ReadByte(); //读取8bit的校验和 Check = DH21_ReadByte(); if(Check == (H_H + H_L + T_H + T_L)) { DHT11.Hum_H = H_H; DHT11.Hum_L = H_L; DHT11.Tem_H = T_H; DHT11.Tem_L = T_L; return 1; } else { return 0; } } return 0; }
