基于STM32的温湿度监测系统设计（含手机APP）
系统架构
[温湿度传感器] → [STM32微控制器] → [通信模块] → [手机APP]
(DHT11/DHT22) (采集/处理) (蓝牙/USB/WiFi) (数据显示/报警)一、硬件设计
- 核心控制器：
- STM32F103C8T6（Cortex-M3内核，72MHz主频，64KB Flash）
- 传感器：
- DHT11（0-50℃ ±2℃，20-90%RH ±5%）
- 或 DHT22（-40~80℃ ±0.5℃，0-100%RH ±2%）
- 通信模块：
- 蓝牙：HC-05/HC-06（低功耗，适合近距离）
- WiFi：ESP8266（网络传输）
- USB转串口：CH340（有线连接）
- 其他组件：
- OLED显示屏（0.96寸，本地数据显示）
- LED报警指示灯
- 蜂鸣器（超限报警）
二、STM32固件开发（Keil MDK）
关键代码示例
// DHT11数据读取（单总线协议）
void DHT11_Read(uint8_t *temp, uint8_t *humi) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 1. 主机拉低18ms
HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO, DHT11_PIN, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(18);
// 2. 总线释放+等待响应
GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO, &GPIO_InitStruct);
// ...（省略时序细节）读取40bit数据
}
// 主循环
while(1) {
DHT11_Read(&temperature, &humidity);
sprintf(buf, "T:%.1fC H:%.1f%%\n", temperature, humidity);
// 通过串口发送到蓝牙模块
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)buf, strlen(buf), 100);
// OLED本地显示
OLED_ShowString(0, 0, "Temp:");
OLED_ShowNum(40, 0, temperature, 2);
// ...湿度显示类似
HAL_Delay(2000); // 每2秒采集一次
}通信协议设计
{
"dev_id": "STM32_001",
"temp": 26.5,
"humi": 45.3,
"alarm": 0 // 0正常 1超温 2超湿
}三、手机APP开发（Android Studio）
功能模块
- 通信管理：
- 蓝牙配对连接（Android Bluetooth API）
- WiFi Socket连接
- USB-OTG串口通信
- 数据解析：
- 解析JSON格式数据
- 异常数据过滤
-
用户界面：
// 温度显示组件 TextView tempView = findViewById(R.id.temp_value); tempView.setText(String.format("%.1f ℃", temperature)); // 温湿度曲线图（MPAndroidChart库） LineChart chart = findViewById(R.id.chart); // ... 添加数据点 - 报警功能：
- 阈值设置（SharedPreferences存储）
- 声音/震动报警
- 推送通知（超过阈值时）
界面布局方案
+-----------------------+
| [图标] 设备状态在线 |
+-----------------------+
| 温度：26.5℃ ↑↓ |
| 湿度：45.3% ʭ |
+-----------------------+
| [折线图] 历史数据曲线 |
+-----------------------+
| [设置] [报警记录] |
+-----------------------+四、关键实现技术
- 低功耗设计：
- STM32休眠模式（采集间隙进入STOP模式）
- 蓝牙BLE广播（待机电流<1mA）
- 数据安全：
- 蓝牙配对加密
- 数据校验（CRC8校验）
- 抗干扰措施：
- 传感器硬件滤波电路
- 软件中值滤波算法
// 中值滤波示例 float median_filter(float new_val) { static float buffer[5] = {0}; // 更新缓冲区并排序取中值 // ... return median; }
五、系统优化方向
- 多设备组网：
- 通过ESP8266接入MQTT服务器
- 云端数据存储（阿里云IoT）
- AI功能扩展：
- 基于历史数据的温湿度预测
- 自适应阈值调整
- 工业级应用：
- 增加Modbus通信协议
- 4-20mA模拟量输出
- APP增强：
- 数据导出Excel
- 微信小程序同步显示
注意：实际开发时需注意DHT11的严格时序要求（微秒级延时），建议使用STM32硬件定时器实现精确时序控制。手机APP需处理不同安卓版本的蓝牙权限问题（Android 12+需BLUETOOTH_SCAN权限）。
完整工程代码可参考GitHub开源项目：
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