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基于STM32的多路温湿度扫描检测系统设计
摘要：
本文旨在介绍基于STM32的多路温湿度扫描检测系统的设计与实现。通过本次设计，我们实现了同时监测多个区域的温度和湿度变化情况，提高了监测效率和准确度。本文主要介绍了系统的硬件架构和软件实现流程，并对系统的性能进行了测试与分析。实验结果表明，所设计的系统能够较为准确地监测温湿度数据，具有很高的实用价值和推广意义。
关键词：STM32，温湿度检测，多路扫描，硬件设计，软件实现
一、引言
温湿度是影响人类生活中重要的因素之一，如何科学地对温湿度进行监测和控制将直接影响人类的生产和生活。传统的温湿度监测方法需要人力巡检，效率低下且容易出现疏漏，因此，引入智能化监测系统成为一个必要的发展方向。
本设计基于STM32单片机，采用多路扫描的方式对多个位置的温湿度进行监测，并将检测到的数据传送给上位机进行实时处理和显示。系统界面友好，使用操作简单，极大地提高了监测效率和准确度。
二、系统实现原理
2.1系统硬件架构
系统总体硬件架构如下图。
图1系统硬件架构
主要硬件部件包括：STM32单片机、多路温湿度传感器、LCD显示屏、Wi-Fi模块和电源模块。
STM32单片机采用STM32F103ZET6型号，具有高性能的32位ARMCortex-M3内核，运行频率达到72MHz,具有良好的数据处理能力和运算速度；多路温湿度传感器采用DHT11型号，采用单总线方式与STM32通讯，数据传输稳定可靠，测量范围较广；LCD显示屏采用2.4英寸TFT屏幕，分辨率为240x320，显示效果良好；Wi-Fi模块采用ESP8266型号，作为系统与上位机通讯的核心模块，可支持TCP/IP协议栈、串口通讯等多种方式，数据传输稳定集成化程度高；电源模块则采用AC-DC稳压电源模块，提供5V直流电，满足系统供电需求。
2.2系统工作流程
系统的工作流程如下图所示。
图2系统工作流程
当系统上电时，单片机进行初始化。然后，在主程序中，单片机通过循环扫描多个位置上的温湿度传感器，解析出传感器返回的数据，并将这些数据通过串口发送给Wi-Fi模块。Wi-Fi模块收到数据后，根据预先设定的IP地址，通过TCP/IP协议发送给上位机。上位机接收到数据后，进行实时处理和显示。
三、系统实现过程
3.1硬件设计
3.1.1温湿度传感器
本设计采用DHT11型号的温湿度传感器，其测量范围为0-50℃，湿度范围为20%-90%RH，传感器输出是单总线协议的数字信号，主要包括温度和湿度两个参数。
3.1.2Wi-Fi模块
本设计采用ESP8266型号的Wi-Fi模块，其芯片集成了TCP/IP协议栈和802.11b/g/n无线协议，可以实现对数据的远程传输。在ESP8266中，我们使用AT指令集进行串口通信，将其配置成为STA模式，与路由器进行连接，实现远程传输功能。
3.1.3LCD显示屏
本设计采用2.4英寸TFT屏幕作为显示模块，分辨率为240x320，显示效果良好，具备更高的精度和分辨率，方便监测数据的实时显示。在单片机中涉及到对LCD显示屏的初始化、设置背光灯、绘制图像等操作。
3.1.4电源模块
本设计采用AC-DC稳压电源模块，提供5V直流电，满足系统供电需求。为了防止干扰和噪声，在设计时采用了滤波电路和稳压电路，在充分考虑电源的可靠性和稳定性的同时，尽量减少了系统成本。
3.2软件实现
3.2.1程序框图
程序框图如下所示。
图3程序框图
3.2.2主程序实现
主程序的实现主要由以下几个部分组成：
（1）初始化操作：进行各模块的初始化，配置GPIO口、串口口等参数；
（2）循环扫描操作：在主循环中，通过硬件定时器触发中断，对多路温湿度传感器进行扫描，解析出温度和湿度信息，并利用双向链表结构进行存储，并将这些数据发送到USART1；
（3）网络通信操作：将得到的数据通过TCP连接发送到PC机，PC机打开一个socket连接，对数据进行接收，并进行实时显示和存储；
（4）LCD显示操作：将传感器测量到的数据实时显示在LCD屏幕上，可以方便地对监测数据进行查看和分析。
3.2.3数据处理和存储
在PC机上，设计了一个C#界面程序，利用socket对传感器上传的数据进行接收和处理，并将数据通过Excel表格进行存储和分析。在数据的存储中，我们采用了以日期为文件名的方式进行保存，通过分析这些数据文件，我们可以更加清晰地了解各个地区的温湿度变化情况，并作出相应的调整。
四、性能测试与分析
为了验证所设计的测温湿度检测系统的性能，我们进行了实验测试并对测试结果进行了分析。
4.1系统测试环境
系统测试环境如下：
硬件部分：STM32单片机模块、DHT11多路温湿度传感器、ESP8266Wi-Fi模块、2.4英寸TFT显示屏和AC-DC稳压