【基于STM32的温湿度PM2.5检测系统的设计（论文）6200字】

[15]。按键电路图如图8所示。按键功能介绍如表6所示。本设计设计了3个按键，K1、K2、K3分别代表了按键1、按键2、按键3，它们的功能介绍如表6所示。表6按键功能介绍按键功能K1切换显示K2增加上限K3减小上限4软件设计4.1主程序设计本次设计的目的是要对空气的质量进行检测，在硬件选择完成后，就应该对软件主体流程进行设计。GP2Y1014AU0F粉尘传感器与单片机STM32F103通过I/O端口进行数据交换，完成对灰尘浓度数据的传输，而SHT20同STM32F103数据交换则是对温湿度的A/D转换。由于在不同环境中对空气质量的检测要求不同，所以为了方便针对不同环境带来的影响，可以通过按键来对温湿度和灰尘浓度的预设值进行增加或减少，当限定值设置好后，收集到的数据大于设定时蜂鸣器会进行发声提醒，同时LCD1602也会同步显示两个传感器发送过来的数据。主体流程开始启动，首先对STM32F103单片机进行初始化，然后对传感器GP2Y1014AU0F和SHT20进行初始化工作，之后LCD1602上显示两个传感器收集的当前环境的空气质量数据，我们可以利用按键对各数据的上限值调整，如果测试点的空气质量数据超过我们预设的值时，蜂鸣器会提示当前测试地的空气质量不好，反之则对数据更新显示出来。主程序的流程图如图9所示。4.2数据采集程序设计4.2.1GP2Y1014AU0F粉尘传感器模块GP2Y1014AU0F粉尘传感器（PM2.5传感器）u16PM25_Value_max=260；设置PM2.5浓度的最大值为260u8pmBuf[7];接收数据数组。voidGet_PM(void)；得到PM2.5浓度值。4.2.2SHT20温湿度传感模块SHT20温湿度传感器涉及到的函数：voidSHT2X_Init(void)；初始化与SHT20进行数据传输的微控制器I/O口。FunctionalStateSHT2X_IIC_WriteByte(uint8_tWriteAddress,uint8_tSendByte)；向SHT20写入一串数据，返回值为1时表示写入成功，返回值为0时表示写入失败。FunctionalStateSHT2X_IIC_ReadByte(uint8_tReadAddress,uint16_tlength,uint8_t*pBuffer)；从SHT20中读取一串数据，返回值为1时表示写入成功，返回值为0时表示写入失败。SHT20温湿度传感器的工作流程图如图10所示：4.3LCD液晶显示屏程序设计首先对LCD1602进行程序初始化，在初始化完成后检测LCD有没有清屏，如果没有进行清屏程序回到开始，在确定LCD1602已经清屏之后，再对LCD1602进行判忙，然后向LCD1602写入命令和数据，接收到数据后将数据显示在LCD上。LCD的工作流程如图11所示。4.4按键设置程序设计本设计设置了3个按键，在按键初始化后，对按键1（K1）进行循环检测，当检测到按键1按下时，就可以对温度值、湿度值和PM2.5浓度值的阈值进行切换，再通过按键2（K2）对其值进行增加，通过按键3（K3）对其值进行减小，按键设置流程图如图12所示。5系统测试在测试前先检查用到的元件是否有损坏，如果检查完后没有任何损坏，就可以将所有模块有序的焊接到洞洞板上。在焊接之前应该了解各个模块的引脚关系，然后根据PCB原理图对控制器STM32F103、传感器GP2Y1014AU0F、传感器SHT20、蜂鸣器等元件进行焊接。每焊接好一个模块后，可以利用万用表对该模块进行检测，检查在焊接时有没有地方没有焊接或者虚焊，在所有模块检查完焊接后，对各个模块之间的连线进行检查，查看有没有短路的现象。硬件检查完确认无问题后，就可以对硬件进行通电测试。对STM32F103进行通电，然后通过万用表检测每个元件的电源口的电压是否达到所需的值，接地端的电压是不是零。完成上面的检查操作后，就可以连接到笔记本通过串口助手进行程序的烧写了。LCD1602上遇到的问题：程序烧写好之后，硬件通电后LCD1602液晶显示屏不显示。问题解决：首先我先检查了是不是硬件焊接时存在虚焊，检查后发现并不存在虚焊；接着我又检查了我的LCD初始化函数和延时是否写好，查阅资料咨询朋友后，我的LCD初始化函数和延时并没有问题，最后经我朋友提醒发现LCD第二脚VCC的电压过低导致LCD1602液晶显示器不显示。GP2Y1014AU0F粉尘传感器遇到的问题：硬件上电后GP2Y1014AU0F粉尘传感器无法通信。问题解决：第一步我还是先检查了硬件焊接时是否存在虚焊，发现焊接完好没有虚焊；接着我又查看了我使用的波特率，我所使用的波特率是9600，我尝试更换了其他波特率，最后发现使用115200这个波特率时，GP2Y1014AU0F粉尘传感器可以正常通信。6总结经过这几个月来的学习，终于完成了本次的设计，虽然过程很痛苦，但是也在这段时间收获了很多东西。本次设计需要了解STM32F103核心板、LCD1602、GP2Y1014AU0F传感器、SHT20温湿度传感器和按键等模块，然而在为做设计之前对这些一无所知，不过经过这几个月的学习，我学会了如何去编写硬件程序，学会了如何将传感器接收到的数据显示在LCD1602上，学会了如何运用按键来实现对温湿度和PM2.5浓度的调整。在整个设计的过程里遇到了很多问题，在遇到问题后我会自己先去查阅资料，在自己不能解决的时候向同学和老师请教，这些问题虽然给我带来了很多的烦恼，但是也让我学会了如何快速的查阅一些资料解决问题，学会了应该怎么向老师请教问题，学会了怎么与同学进行探讨问题。本次的设计想法是来自己家乡空气质量逐年变差而设计的。参考文献杨新兴,冯丽华,尉鹏.汽车尾气污染及其危害[J].前沿科学,2012(03):12-24.王志强,王直.基于STM32室内空气质量检测系统硬件设计[J].电子设计工程,2017(9).陈城.基于Stm32的温湿度检测系统[D].武汉科技大学,2012.黄晓玲.采用KeiluVision提高单片机课程设计效果[J].现代企业文化,2008,000(014):145-146.宋卫海,刘美丽.基于STM32的PM2.5空气检测系统的设计[J].山东农业工程学院学报,2019,36(01).赵星寒.从0开始教你学STM32[M].北京：北京航空航天大学出版社,2014.刘肖楠.MCS-51单片机简介[J].电子制作,2015,000(006):59-59.杨光祥.STM32单片机原理与工程实践[M].武汉理工大学出版社,2013.郝允志,林毓培,周黔.温湿度采集电路及其控制方法:,CN108981801A[P].2018.倪天龙.单总线传感器DHT11在温湿度测控中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2010,10(006):60-62.毛朔南,马宇明,蔡冶强,等.PM2.5检测标准及量值溯源方法现状及进展[J].中国计量,2013,000(005):30-32.梅祥.基于STM32的PM2.5检测系统设计[J].工业控制计算机,2016,29(009):159