基于Arduino的蓝牙温湿监测装置设计与制作

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目录

1产品功能分析......................................................1

2设计方案遴选......................................................1

2.1产品主方案设计..............................................1

2.2芯片及开发板的选择方案......................................2

2.3外接模块的选择方案..........................................2

2.4蜂鸣器选择方案..............................................3

3产品模块设计......................................................3

3.1产品组成....................................................3

3.2产品功能....................................................3

4产品硬件设计......................................................4

4.1系统原理图..................................................4

4.2系统接线图..................................................5

4.3ArduinoUNO开发板..........................................5

4.4DHT11温湿度传感器模块......................................6

4.5蓝牙模块....................................................6

4.6OLED屏模块.................................................7

5产品软件设计......................................................8

5.1软件系统流程................................................8

5.2程序流程图..................................................8

5.3程序截图....................................................9

6产品使用说明.....................................................10

6.1产品装配图.................................................10

6.2产品操作说明...............................................10

6.3产品使用说明...............................................12

7产品设计技术标准................................................14

参考资料..........................................................15

I

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附录..............................................................16

附录1元器件清单..............................................16

附录2电路原理图..............................................16

附录3PCB设计图..............................................17

附录4产品实物图..............................................17

附录5主程序代码..............................................18

II

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基于Arduino蓝牙温湿监测系统设计与制作

1产品功能分析

本设计是以ArduinoUNO开发板为控制器平台，实现实时监测温湿度。产

品以ArduinoUNO开发板为主体，采用DHT11传感器采集温湿度数据，OLED显

示屏显示温湿度数据，对超出规定范围的温度数据用蜂鸣器报警提示，对超出

规定范围的湿度数据用LED灯闪烁提示，并实现与手机交互的基本功能。主要

涉及对温湿度进行检测、在OLED屏上打印温湿度、温湿度异常时进行报警提

示和在个人终端上实时打印输出温湿度。蓝牙模块实现了将传感器监测到的数

据发送至手机蓝牙调试app，从而实现温湿度数据在手机端的同步实时显示，

以便用户随时可以查看周边环境当前的温湿度。

2设计方案遴选

2.1产品主方案设计

此方案是基于Arduino进行蓝牙温湿监测系统的与制作。

图2-1系统框图

1

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2.2芯片及开发板的选择方案

方案1：选择51单片机。51单片机由中央处理器CPU,随机存储器RAM,只

读存储器ROM,定时器计数器以及IO接口,串并通信等接口电路的功能集成于一

块电路芯片的微型计算机，从内部的硬件到软件的按位操作系统很完整，功能

十分完备，片内RAM区间有一个双重功能的地址区间，非常灵活。

方案2：选择ArduinoUNO开发板。ArduinoUNO开发板是非常适合单片

机入门的开发板，采用AVR单片机ATmega328P作为主控制器，集成开发环境

为

ArduinoIDE使用时几乎不用考虑硬件部分的设计，可以按需求选用Ardu

ino的控制板或扩展板组成自己的需要的硬件系统，容易上手。

经过对比，我选择ArduinoUNO开发板，Arduino及周边产品相对质廉价

优，学习或创作成本低，烧录方便，且能够结合Mind+进行图形化编程，编写

代码更快捷。

2.3外接模块的选择方案

外接模块主要有蓝牙模块、显示模块和温湿度传感器模块。

首先，蓝牙模块的选择。蓝牙模块HC-05能够添加双向（全双工）无线功

能，它可用于两个具有串行功能的微控制器之间的通信，也可用于通过微控制

器控制任何蓝牙设备。

其次，显示模块选择方案有如下两种：

方案1:LCD显示屏，它是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显

示器，功率消耗量是比较小，一般LCD显示屏都会采用数字式接口，用起来比

较方便。

方案2:OLED显示屏，通电之后就会自己发光，可以省掉灯管的重量体积

及耗电量，操作电压更低到2至10伏特，反应时间较于LCD更快速，且拥有

超薄面板，重量轻。

对比过后我选择OLED显示屏作为显示模块，其轻薄的特点也更契合于

Arduino硬件的装配环境。

最后，温湿度传感器模块的选择。DHT11温湿度传感器系统集成简易快

捷，体积小，功耗低，且可以同时监测温湿度，使用、连接方便，监测温度范

围在-20℃到+60℃，温度范围在5-95%RH。

2

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2.4蜂鸣器选择方案

方案1：选择有源蜂鸣器。它的内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直

流电转化成一定频率的脉冲信号，从而实现磁场交变，带动铝片振动发音。

方案2：选择无源蜂鸣器。无源蜂鸣器没有内部驱动电路，无源蜂鸣器工

作的理想信号方波，如果给予直流信号蜂鸣器是不响应的，因为磁路恒定，钼

片不能振动发音。

综上所述，有源蜂鸣器工作方式更直接，因此选用有源蜂鸣器通过低电平

触发使其起到报警作用。

3产品模块设计

此产品以ArduinoUNO开发板为主体，外接OLED屏模块、DHT11温湿度传

感器、蓝牙模块以及蜂鸣器，LED灯等预警模块组装而成，符合产品设计技术

标准。

3.1产品组成

1.ArduinoUNO开发板

2.DHT11温湿度传感器

3.蓝牙模块

4.OLED屏模块

5.外接LED灯

6.蜂鸣器

3.2产品功能

在工作状态下，DHT11温湿度传感器监测当前环境的温湿度并打印输出在

串口监视器上，同时在OLED屏模块上显示温湿度，蓝牙模块将传感器监测到

的温湿度数据发送至蓝牙调试app，实现温湿度数据在手机端的同步实时显

示。温湿度异常时进行报警提示，在程序中预设一个温湿度范围，监测时温度

不在正常范围时，蜂鸣器发出鸣叫；湿度不在正常范围时，LED灯开始闪烁。

3

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4产品硬件设计

4.1系统原理图

此产品以ArduinoUNO开发板为主体，外接OLED屏模块、DHT11温湿度传

感器、蓝牙模块以及蜂鸣器，LED灯等预警模块组装而成。系统原理图如图4-

1。

图4-1系统原理图

4

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4.2系统接线图

图4-2系统接线图

4.3ArduinoUNO开发板

ArduinoUNO是ArduinoUSB接口系列的最新版本，它的处理核心是ATME

GA328P。它有14个数字输入/输出引脚(其中6个可用作PWM输出)，6个模拟

输入，16MHz晶振时钟，USB连接，电源插孔，ICSP接头和复位按钮。只需要

通过USB数据线连接电脑就能供电、程序下载和数据通讯。

5

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图4-3ArduinoUNO开发板解析图

4.4DHT11温湿度传感器模块

DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器，其精度湿度±5%RH，

温度±2℃，量程湿度5~95%RH，温度-20~+60℃，产品为4针单排引脚封装，连

接方便。

图4-4DHT11温湿度传感器模块电路

4.5蓝牙模块

蓝牙模块是一种将蓝牙通信添加到设计中的简单方法，模块具有低功耗、

低成本的高性能无线收发系统，蓝牙模块提供内置2.4GHz天线，无需测试天线。

6

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图4-5蓝牙模块电路

4.6OLED屏模块

OLED显示屏具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应

速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特

性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。

图4-6OLED屏模块电路

7

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5产品软件设计

5.1软件系统流程

系统流程图如图5-1所示，该程序先定义模块所需的引脚、设置传感器输

入输出状态，程序功能监测当前环境温湿度，并实时同步到手机蓝牙调试

app。监测的温度超过设置阈值则蜂鸣器鸣叫，监测的湿度超过设置阈值则LED

灯闪烁。

5.2程序流程图

图5-1主程序系统流程图

8

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5.3程序截图

图5-2主程序-1

图5-3主程序-2

9

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图5-4主程序-3

6产品使用说明

6.1产品装配图

图6-1产品装配图

6.2产品操作说明

操作步骤：

1、烧写一个空的程序。

10

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2、将蓝牙模块与arduino连接：

●VCC接+5V，GND接地

●蓝牙模块的TXD接Arduino模块的TXD

●蓝牙模块的RXD接Arduino模块的RXD

3、打开串口助手，设置好串口，及波特率9600。

●使用AT命令:AT+NAME将蓝牙模块名称设置为你熟悉的

●使用AT命令:AT+PIN将密码设置为1234

图6-2蓝牙配置图

5、断电，将蓝牙模块的TXD和RXD将蓝牙模块的接线拔掉，烧录程序。

6、将蓝牙模块的TXD接Arduino的RX，RXD接Arduino的TX，这里我们蓝

牙模块与arduino通讯了。

7、下载手机端APP(注意APP权限要打开)，连上自己的蓝牙模块，调试设

备。

11

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图6-3蓝牙连接图

6.3产品使用说明

1、通过DHT11温湿度传感器模块检测温湿度，(监测范围：温度：-20－

+60℃湿度：5－95％RH)，通过HC-05蓝牙模块的接收端将传感器监测到的数据

发送至蓝牙调试器。

图6-4硬件调试图

2、通过OLED显示屏模块第一行显示屏进行湿度的打印输出,第二行显示进

12

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行温度的打印输出。

图6-5软件调试图

3、已在程序中设置好了一个温湿度范围。

4、若是监测时温度不在正常范围时，蜂鸣器发出鸣叫；湿度不在正常范围

时，LED灯开始闪烁。

图6-6效果图

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7产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范

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参考资料

[1]于凤凤.基于单片机温度控制系统[J].中国科技博览，2013

[2]陈吕洲.Arduino程序设计基础[M].北京航天航空出版社，2014:5-6

[3](美)布鲁姆(Blum，J.)著.况琪，王俊升译.Arduino魔法书：实现梦想的工具和技术[M].电子工业出

版社，2014.10

[4]SimonMonk著，唐乐译.Arduino+Android互动智作[M].科学出版社，2013

[6]马建国.电子系统设计[M].北京：高等教育出版社，2004.1.

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附录

附录1元器件清单

附表1-1元器件清单

附录2电路原理图

附图2-1电路原理图

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附录3PCB设计图

附图3-1PCB设计图

附录4产品实物图

附图4-1产品实物图-正面

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附图5-1产品实物图-反面

附录5主程序代码

程序代码使用Mind+编程软件生成OLED屏开机文字，使用Arduino编写其

余程序。

#include<DFRobot_DHT.h>

#include<DFRobot_SSD1306_I2C.h>

constchCodechBuf[]={

{0x4f59,0xe4bd99,0xD3E0,{0x01,0x00,0x01,0x00,0x02,0x80,0x04,0x

40,0x08,0x20,0x10,0x10,0x2f,0xe8,0xc1,0x06,0x01,0x00,0x3f,0xf8,0x01,

0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x45,0x04,0x02,0x00}},

{0x5b50,0xe5ad90,0xD7D3,{0x00,0x00,0x7f,0xf8,0x00,0x10,0x00,0x20,0

x00,0x40,0x01,0x80,0x01,0x00,0xff,0xfe,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0

x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00}},{0x7814,0xe7a09

4,0xD1D0,{0x00,0x00,0x01,0xfc,0xfc,0x88,0x10,0x88,0x10,0x88,0x20,0x8

8,0x3c,0x88,0x67,0xfe,0x64,0x88,0xa4,0x88,0x24,0x88,0x24,0x88,0x3c,0

x88,0x25,0x08,0x21,0x08,0x02,0x08}},

{0x84dd,0xe8939d,0xC0B6,{0x08,0x20,0x08,0x20,0xff,0xfe,0x08,0x20,0

18

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x04,0x80,0x24,0x80,0x24,0xfc,0x24,0xa0,0x25,0x10,0x00,0x00,0x3f,0xf8,0

x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0xff,0xfe,0x00,0x00}},{0x7259,0xe7899

9,0xD1C0,{0x00,0x00,0x3f,0xfc,0x00,0x40,0x00,0x40,0x10,0x40,0x10,0x4

0,0x20,0x40,0x3f,0xfe,0x01,0x40,0x02,0x40,0x04,0x40,0x08,0x40,0x10,0

x40,0x60,0x40,0x01,0x40,0x00,0x80}},{0x6e29,0xe6b8a9,0xCEC2,{0x00,

0x00,0x23,0xf8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xf8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x1

3,0xf8,0x10,0x00,0x27,0xfc,0xe4,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0xa4,0

x2f,0xfe,0x00,0x00}},

{0x6e7f,0xe6b9bf,0xCAAA,{0x00,0x00,0x27,0xf8,0x14,0x08,0x14,0x08,0

x87,0xf8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xf8,0x11,0x20,0x21,0x20,0xe9,0x24,0

x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},{0x5ea6,0xe5baa6,0

xB6C8,{0x01,0x00,0x00,0x80,0x3f,0xfe,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3f,0xfc,0

x22,0x20,0x22,0x20,0x23,0xe0,0x20,0x00,0x2f,0xf0,0x24,0x10,0x42,0x20,0

x41,0xc0,0x86,0x30,0x38,0x0e}},

{0x76d1,0xe79b91,0xBCE0,{0x04,0x40,0x24,0x40,0x24,0x7c,0x24,0x40,0

x24,0x90,0x24,0x88,0x25,0x08,0x04,0x00,0x00,0x00,0x3f,0xf8,0x24,0x48,0

x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0xff,0xfe,0x00,0x00}},{0x6d4b,0xe6b58

b,0xB2E2,{0x00,0x04,0x27,0xc4,0x14,0x44,0x14,0x54,0x85,0x54,0x45,0x5

4,0x45,0x54,0x15,0x54,0x15,0x54,0x25,0x54,0xe5,0x54,0x21,0x04,0x22,0

x84,0x22,0x44,0x24,0x14,0x08,0x08}},{0x88c5,0xe8a385,0xD7B0,{0x08,0x

20,0x48,0x20,0x2b,0xfe,0x08,0x20,0x18,0x20,0x28,0x20,0xc9,0xfc,0x0a,

0x00,0x01,0x00,0xff,0xfe,0x05,0x00,0x0c,0x88,0x34,0x50,0xc5,0x30,0x0

6,0x0e,0x04,0x00}},

{0x7f6e,0xe7bdae,0xD6C3,{0x7f,0xfc,0x44,0x44,0x7f,0xfc,0x01,0x00,0

x7f,0xfc,0x01,0x00,0x1f,0xf0,0x10,0x10,0x1f,0xf0,0x10,0x10,0x1f,0xf0,0

x10,0x10,0x1f,0xf0,0x10,0x10,0xff,0xfe,0x00,0x00}},{0x2103,0xe2848

3,0xA1E6,{0x60,0x00,0x91,0xf4,0x96,0x0c,0x6c,0x04,0x08,0x04,0x18,0x0

0,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x08,0x00,0x0c,0

x04,0x06,0x08,0x01,0xf0,0x00,0x00}}

};

DFRobot_SSD1306_I2Coled12864;

DFRobot_DHTdht11_5;

voidsetup(){

19

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Serial.begin(9600);

pinMode(8,OUTPUT);

pinMode(9,OUTPUT);

oled12864.setChCode(chBuf);

dht11_5.begin(5,DHT11);

oled12864.begin(0x3c);

oled12864.setCursor(0,0);

oled12864.print("余子研");

oled12864.setCursor(0,1);

oled12864.print("蓝牙