[开源代码]基于STM32的环境检测与报警系统
前言
随着物联网和智能硬件的发展，环境检测在工业、农业以及家庭自动化中变得越来越重要。传统的环境监测多依赖单一传感器，无法实现多参数同时监控，也难以针对不同参数设定独立的安全阈值。
本项目基于STM32F103ZET6单片机设计了一套环境检测与报警系统，可同时检测水位、温度、湿度和亮度，并能为每个参数单独设置安全范围。一旦检测到环境参数超出设定阈值，系统即可发出报警提示，从而有效保护环境安全或生产安全。这一设计不仅是一次STM32课程设计的实践，更是对嵌入式系统开发能力的全面训练。
源码分享
直接放到之前写的文章里了，免费开源，下载学习即可。
https://blog.csdn.net/weixin_52908342/article/details/155618078
项目概述
本系统的主要目标是实现一个多功能、可配置的环境监测平台，核心功能包括：
- 水位检测：监测水位变化，防止液体溢出或干涸。
- 温度检测：实时监测环境温度，可用于防止过热或过冷。
- 湿度检测：监测空气湿度，适用于农业或仓储环境。
- 亮度检测：根据光照强度提供环境光检测，适用于温室、智能照明等场景。
- 阈值报警：每个参数可独立设置安全范围，一旦超出范围即可触发报警。
在硬件和软件设计上，本项目充分运用了STM32F103ZET6的外设功能，包括UART通信、GPIO控制、ADC采样等，并采用C语言实现了逻辑控制和数据处理功能。
系统硬件设计
核心控制器
- STM32F103ZET6
作为系统主控芯片，STM32F103ZET6具有丰富的GPIO接口、多个ADC通道以及UART通信功能，非常适合用于多传感器数据采集和处理。
传感器模块
水位传感器
使用简单的液位开关或模拟液位传感器，将水位信号通过ADC接口采集。温度传感器
可选择DS18B20数字温度传感器或LM35模拟温度传感器，通过单片机读取温度数据。湿度传感器
常用DHT11或DHT22数字湿度传感器，通过GPIO口读取数据。光照传感器
光敏电阻(LDR)与分压电路连接到ADC通道，实现环境亮度测量。
报警与显示模块
- 报警指示：蜂鸣器或LED指示灯，当某项参数超出安全范围时触发。
- 串口输出：通过UART接口将监测数据和报警状态发送至上位机或串口调试助手，方便实时监控。
软件设计
系统架构
系统采用轮询采样 + 阈值判断的模式，每个传感器的数据通过ADC或GPIO读取后，进行数值转换，并与用户设定的安全范围进行比较，超出范围则触发报警。
主要模块包括：
初始化模块
- 初始化GPIO口、ADC通道和UART接口
- 初始化定时器（用于周期性采样）
数据采集模块
- ADC采集水位和光照模拟信号
- DHT采集温湿度数字信号
数据处理模块
- 将传感器原始数据转换为实际物理量
- 与安全阈值比较，生成报警标志
报警模块
- 当任何参数超出阈值时，点亮LED并驱动蜂鸣器
- 通过UART输出报警信息至上位机
用户交互模块
- 用户可通过串口命令修改各参数的安全阈值
- 系统实时返回当前值及报警状态
样例代码
// ADC采样水位示例
uint16_t Read_Water_Level(void) {
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
// 阈值判断与报警
void Check_Thresholds(void) {
uint16_t water = Read_Water_Level();
float temp = Read_Temperature();
float hum = Read_Humidity();
uint16_t light = Read_Light();
if(water > WATER_MAX || water < WATER_MIN) Trigger_Alarm();
if(temp > TEMP_MAX || temp < TEMP_MIN) Trigger_Alarm();
if(hum > HUM_MAX || hum < HUM_MIN) Trigger_Alarm();
if(light > LIGHT_MAX || light < LIGHT_MIN) Trigger_Alarm();
}
功能演示与调试
在系统调试阶段，通过串口将各传感器数据实时输出，并在上位机进行可视化。通过调整阈值参数，可以验证报警功能的准确性和灵敏度。例如：
- 当水位超过设定上限时，蜂鸣器立即响起，同时LED闪烁。
- 当温度低于最低安全温度时，系统通过UART输出“温度过低报警”信息。
- 光照不足时，可触发照明控制或报警提示。
通过模块化设计，每个功能都可以独立测试，确保系统稳定运行。
总结与展望
本项目成功实现了基于STM32的环境检测与报警系统，能够同时监测水位、温度、湿度和亮度，并对每项参数独立设置安全范围，实现报警提示。
通过这一课程设计，不仅加深了对STM32硬件资源的理解，也提高了使用C语言进行嵌入式系统开发的能力。未来可以在此基础上进一步扩展：
- 无线传输：通过ESP8266或LoRa模块将数据上传云端，实现远程监控。
- 数据记录与分析：在SD卡或云端存储历史数据，进行趋势分析。
- 智能控制：结合继电器或电机，实现环境参数自动调节（如自动浇水、开灯等）。
这一系统为嵌入式环境监测提供了完整的解决方案，也为实际工业或家庭应用奠定了基础。
