原标题：基于32单片机ONENET物联网环境监控系统设计（原理图+代码+教程）

基于32单片机ONENET物联网环境监控系统设计

引言

随着物联网技术的飞速发展，环境监控系统在各个领域的应用日益广泛。基于32位单片机的环境监控系统以其高性能、低功耗和丰富的外设接口，成为设计这类系统的首选方案。本文将详细介绍基于32单片机（以STM32F103C8T6为例）和ONENET物联网平台的环境监控系统设计，包括系统架构、原理图设计、代码实现及详细教程。

一、系统总体设计

1.1 系统架构

本系统主要由STM32F103C8T6单片机、温湿度传感器（如DHT11）、光照传感器（如BH1750）、烟雾传感器、ESP8266 WiFi模块、LCD显示屏及按键模块组成。系统通过STM32单片机实时采集环境数据（温湿度、光照强度、烟雾浓度），通过ESP8266 WiFi模块将数据上传至ONENET物联网云平台，并可在云端进行远程监控和数据管理。

1.2 主控芯片选择及作用

STM32F103C8T6单片机：

• 型号详解：STM32F103C8T6是意法半导体（STMicroelectronics）推出的基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，属于STM32F103“增强型”系列。它拥有高达72MHz的时钟频率，内置64KB的闪存和20KB的SRAM，支持多种外设接口，如ADC、DAC、SPI、I2C、USART等，非常适合于需要高性能和复杂外设接口的应用场景。

• 作用：STM32F103C8T6作为本系统的核心控制器，负责整个系统的数据采集、处理、存储和通信。它通过I2C接口与传感器模块（如DHT11、BH1750）通信，读取环境数据；通过USART接口与ESP8266 WiFi模块通信，实现数据的无线传输；通过GPIO接口控制LCD显示屏和按键模块，实现人机交互。

二、硬件设计

2.1 系统原理图设计

系统原理图设计包括STM32单片机最小系统、传感器模块电路、ESP8266 WiFi模块电路、LCD显示屏电路及按键模块电路。

STM32单片机最小系统：

• 复位电路：用于单片机的复位操作，确保系统启动时处于初始状态。

• 时钟电路：为单片机提供时钟信号，确保单片机正常工作。

• 电源电路：为单片机提供稳定的电源电压，保证系统稳定运行。

传感器模块电路：

• DHT11温湿度传感器：通过单总线与STM32单片机的某个GPIO引脚相连，用于采集环境的温湿度数据。

• BH1750光照传感器：通过I2C接口与STM32单片机的I2C引脚相连，用于采集环境的光照强度数据。

• 烟雾传感器（型号如MQ-2）：通过模拟输入接口与STM32单片机的ADC引脚相连，用于采集环境的烟雾浓度数据。

ESP8266 WiFi模块电路：

• ESP8266模块通过USART接口与STM32单片机的USART引脚相连，实现数据的无线传输。ESP8266模块作为系统的无线通信模块，负责将采集到的环境数据上传至ONENET物联网云平台。

LCD显示屏电路：

• LCD显示屏通过并行接口与STM32单片机的GPIO引脚相连，用于实时显示环境数据。

按键模块电路：

• 按键模块通过GPIO引脚与STM32单片机相连，用于实现用户的人机交互，如设置参数、切换显示模式等。

2.2 硬件选型及特点

• STM32F103C8T6：高性能、低功耗、丰富的外设接口，适用于复杂的环境监控系统。

• DHT11：性价比高，测量范围广，适用于一般环境监控。

• BH1750：高精度光照传感器，适用于需要精确测量光照强度的场景。

• MQ-2：常用的烟雾传感器，对多种可燃气体都有较高的灵敏度。

• ESP8266：低功耗、高性价比的WiFi模块，适用于物联网设备的无线通信。

三、软件设计

3.1 软件开发环境

本系统使用Keil MDK-ARM作为软件开发环境，该环境支持STM32系列单片机的编程、调试和仿真。

3.2 程序设计思路

1. 初始化：初始化STM32单片机的系统时钟、GPIO、I2C、USART等外设接口，以及各传感器模块和ESP8266 WiFi模块。

2. 数据采集：通过STM32单片机的I2C接口读取DHT11和BH1750传感器的数据，通过ADC接口读取MQ-2烟雾传感器的数据。

3. 数据处理：对采集到的数据进行处理，如滤波、计算平均值等，以提高数据的准确性和稳定性。

4. 数据上传：通过ESP8266 WiFi模块将处理后的数据上传至ONENET物联网云平台。

5. 显示与交互：将环境数据实时显示在LCD显示屏上，并通过按键模块实现用户的人机交互。

3.3 部分代码示例

DHT11初始化代码：

u8 DHT11_Init(void) {

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOA时钟  

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; // PA5端口配置  

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出  

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化IO口  

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); // PA5输出高  

DHT11_Rst(); // 复位DHT11  

return DHT11_Check(); // 等待DHT11的回应  

}

ESP8266发送数据到ONENET云平台代码：

void OneNet_SendData(void) {

MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0}; // 协议包  

char buf[256];

short body_len = 0, i = 0;

UsartPrintf(USART_DEBUG, "Tips: OneNet_SendData-MQTT
");

memset(buf, 0, sizeof(buf));

body_len = OneNet_FillBuf(buf); // 获取当前需要发送的数据流的总长度  

if (body_len) {

if (MQTT_PacketSaveData(DEVID, body_len, NULL, 5, &mqttPacket) == 0) { // 封包  

for (; i < body_len; i++)

mqttPacket._data[mqttPacket._len++] = buf[i];

ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len); // 上传数据到平台  

UsartPrintf(USART_DEBUG, "Send %d Bytes
", mqttPacket._len);

MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket); // 删包  

} else  

UsartPrintf(USART_DEBUG, "WARN: EDP_NewBuffer Failed
");

}

}

四、调试与测试

在系统硬件和软件设计完成后，需要进行调试和测试以确保系统的稳定性和可靠性。调试过程中，可以使用Keil MDK-ARM的调试功能，对代码进行单步执行、断点设置等操作，以定位和解决程序中的错误。测试过程中，需要模拟不同的环境条件，如温湿度变化、光照强度变化、烟雾浓度变化等，以验证系统的实时性、准确性和稳定性。

五、总结与展望

本文设计并实现了一种基于STM32F103C8T6单片机和ONENET物联网平台的环境监控系统。该系统能够实时采集环境的温湿度、光照强度和烟雾浓度数据，并通过ESP8266 WiFi模块将数据上传至云端进行远程监控和管理。通过详细的硬件设计、软件编程和调试测试，验证了系统的稳定性和可靠性。未来，可以根据实际需求进一步扩展系统的功能，如添加PM2.5检测模块、增加语音报警功能等，以提高系统的智能化水平和用户体验。