基于stm32单片机的室内环境检测仪的设计(附件)【字数：8390】
摘 要本文以“基于STM32单片机的室内环境检测仪的设计”作为研究课题，选用了STM32F103RBT6微处理器来作为主控，设计了一款能够实现对家居室内环境进行多种检测的系统，在工作过程中能够通过温湿度传感器实时获取到室内的当前温度值、湿度值，通过甲醛传感器能够检测空气中甲醛气体的含量，通过PM2.5传感器则能够快速获取到PM2.5污染物颗粒浓度，为了实现较高的人机体验效果，本课题为这款检测仪配置了一个具有高清性能的触摸屏，使得用户可以通过屏幕获取到丰富的检测数据。在硬件系统层面，将整个硬件结构框架分割成STM32微处理器最小系统、参数显示电路、温湿度检测电路、甲醛浓度检测电路和北京时间计时电路等电路模块，经过多次优化和改进，最终使得电路架构能够正常稳定工作。为了证明本文的研发成果，通过测试优化环节，进行了大量的测试工作，将获取到的运行状态和测试数据进行总结，表示了设计成果符合课题设计目标，同时这款系统展现出了特别高的工作性能。
目录
一、 引言 1
（一） 室内环境检测仪的发展背景 1
（二） 室内环境检测仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 室内环境检测仪的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 室内环境检测仪主控电路设计 4
（二） 温湿度传感器电路设计 5
（三） 甲醛气体浓度检测电路设计 6
（四） PM2.5浓度检测电路设计 7
（五） 触摸屏驱动电路设计 8
（六） 日历计时电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 室内环境检测仪的主程序流程设计 11
（二） 温湿度采集子程序设计 12
（三） 甲醛、PM2.5浓度检测子程序流程设计 12
（四） 液晶驱动子程序设计 13
（五） 日历计时子程序流程设计 14
五、 实物的安装与调试 15
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
附录四 程序 24
引言
室内环境检测仪的发展背景
我们常说的室内环境检测仪是指一种可以实现高清显示参数、高精度的温湿度检测、采集甲醛浓度和计时等目标的电子系统，它当前正处于一种快速发展阶段下，这主要得益于现如今科学技术的飞速提升，半导体集成技术的发展使得其内部主控微处理器和各类功能的集成芯片也在不断发展，所以这样就直接促进了当今市场上的室内环境检测仪展示出外形缩小化、高度智能化和成本低廉化方向发展。在室内环境检测仪控制系统的发展历史中，半导体集成技术的发展也在很大程度上起到了对其发展的推动作用，最初的室内环境检测仪系统内部模块主要以分离式的基础器件作为基础，而大量使用这一些基本元器件则引发了电路外形体积较大，元器件分散安插焊接，各个器件相互之间的空隙大，当室内环境检测仪里面运算数据非常多时，高效率通信的信号受这种电路焊接方式的干扰，非常容易出现不稳定的工作现象，所以室内环境检测仪系统不能展现出特别高的指标性能，这在一定程度上限制了该器件的发展脚步。通过资料查阅可以发现传统型的室内环境检测仪控制系统，主要依赖中低端的八位微处理器，这类处理模块尽管数据运算速率相比于现在的三十二位处理器来说非常慢，但是其内部具有完整的中央处理器、内存和各类接口，因此也是能够通过单片芯片实现对室内环境检测仪系统的操控，尽管室内环境检测仪最后展现的性能较为平庸，而能够符合大多数使用者的使用需求，这就使得这类中低端的室内环境检测仪在市面上十分普及，使用者满意度较高，而这也将使高端水准室内环境检测仪的发展脚步被压制。
室内环境检测仪的国内外发展现状
国内的相关研发机构近几年来在对室内环境检测仪进行更新换代，因为过去几年间低端室内环境检测仪在市场上具备更强大的竞争实力，然而最近几年来伴随着各种研发费用花销的降低，中高档次产品不断冲击低端产品，使非常多研发单位将眼光转向研究更加新型的室内环境检测仪，以此将它推向市场，获取到更多的用户人群。
本文主要研究内容
这次论文以“基于STM32微处理器的室内环境检测仪的设计”作为研究内容，使用了意法半导体公司研究的STM32微处理器来担任驱动控制部分，通过这种型号的具有32位数据处理性能的微处理器，设计了一款能够实现对家居室内环境进行多种检测的系统，在工作过程中能够通过温湿度传感器实时获取到室内的当前温度值、湿度值，通过甲醛传感器能够实现空气中甲醛气体的含量，通过PM2.5传感器则能够快速获取到PM2.5污染物颗粒浓度，为了实现较高的人机体验效果，本课题为这款检测仪配置了一个具有高清性能的触摸屏，使得用户可以通过屏幕获取到丰富的检测数据，本部分需要对该系统的设计内容进行制定，考虑到全部的设计指标要求，确立了下列设计内容：
1、实现STM32微处理器对ILI9325触摸屏的驱动控制，能够准确无误地将字符显示在触摸屏幕上；
2、通过SHT20温湿度传感器作为核心元器件，配置温湿度检测电路，能够在STM32微处理器单总线接口的驱动下，实现温湿度的快速采集；
3、能够将系统周围空气中的甲醛、PM2.5气体进行快速的感应并且输出电压与气体浓度呈线性比例，使得STM32微处理器能够通过公式正确的将甲醛、PM2.5浓度转换出来；
4、配置时钟芯片驱动电路，能够在STM32微处理器的驱动控制下，实现对时间日期的低误差计时；
室内环境检测仪的方案设计
本课题研发的这款室内环境检测仪控制系统将采用图中的系统框架，通过这个框图实现对室内环境检测仪控制系统硬件框架的搭建，其中STM32微处理器将作为主控核心，这种型号的室内环境检测仪控制系统的所有指标需求将在STM32微处理器的控制下得到实现，ILI9325触摸屏电路、温湿度传感器电路、甲醛检测电路、GP2Y1010AU型PM2.5传感器电路和北京时间计时电路等电路模块按照图中的信号流动关系来与STM32微处理器之间实现驱动，并为STM32微处理器提供外部信号。
1、为了实现对这款环境检测仪所检测到的各项参数进行高清显示，同时能够达到触摸屏幕进行参数设置的功能，本课题选用了ILI9325触摸屏模块，实现对甲醛、PM2.5气体浓度以及温湿度等参数的快速显示，并对目标参数进行设计。
2、为了实现对家居环境的温度值和湿度值进行高精度检测，本课题选用了SHT20型温湿度传感器，单片机将通过检测器输出的模拟电压信号来获取到温度、湿度的实时检测值；
3、为了实现对家居环境中甲醛气体浓度的快速检测，本课题选择了KQM2801A传感器来构建检测电路，单片机将通过检测器输出的模拟电压信号来获取到甲醛气体的实时浓度值。
目录
一、 引言 1
（一） 室内环境检测仪的发展背景 1
（二） 室内环境检测仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 室内环境检测仪的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 室内环境检测仪主控电路设计 4
（二） 温湿度传感器电路设计 5
（三） 甲醛气体浓度检测电路设计 6
（四） PM2.5浓度检测电路设计 7
（五） 触摸屏驱动电路设计 8
（六） 日历计时电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 室内环境检测仪的主程序流程设计 11
（二） 温湿度采集子程序设计 12
（三） 甲醛、PM2.5浓度检测子程序流程设计 12
（四） 液晶驱动子程序设计 13
（五） 日历计时子程序流程设计 14
五、 实物的安装与调试 15
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
附录四 程序 24
引言
室内环境检测仪的发展背景
我们常说的室内环境检测仪是指一种可以实现高清显示参数、高精度的温湿度检测、采集甲醛浓度和计时等目标的电子系统，它当前正处于一种快速发展阶段下，这主要得益于现如今科学技术的飞速提升，半导体集成技术的发展使得其内部主控微处理器和各类功能的集成芯片也在不断发展，所以这样就直接促进了当今市场上的室内环境检测仪展示出外形缩小化、高度智能化和成本低廉化方向发展。在室内环境检测仪控制系统的发展历史中，半导体集成技术的发展也在很大程度上起到了对其发展的推动作用，最初的室内环境检测仪系统内部模块主要以分离式的基础器件作为基础，而大量使用这一些基本元器件则引发了电路外形体积较大，元器件分散安插焊接，各个器件相互之间的空隙大，当室内环境检测仪里面运算数据非常多时，高效率通信的信号受这种电路焊接方式的干扰，非常容易出现不稳定的工作现象，所以室内环境检测仪系统不能展现出特别高的指标性能，这在一定程度上限制了该器件的发展脚步。通过资料查阅可以发现传统型的室内环境检测仪控制系统，主要依赖中低端的八位微处理器，这类处理模块尽管数据运算速率相比于现在的三十二位处理器来说非常慢，但是其内部具有完整的中央处理器、内存和各类接口，因此也是能够通过单片芯片实现对室内环境检测仪系统的操控，尽管室内环境检测仪最后展现的性能较为平庸，而能够符合大多数使用者的使用需求，这就使得这类中低端的室内环境检测仪在市面上十分普及，使用者满意度较高，而这也将使高端水准室内环境检测仪的发展脚步被压制。
室内环境检测仪的国内外发展现状
国内的相关研发机构近几年来在对室内环境检测仪进行更新换代，因为过去几年间低端室内环境检测仪在市场上具备更强大的竞争实力，然而最近几年来伴随着各种研发费用花销的降低，中高档次产品不断冲击低端产品，使非常多研发单位将眼光转向研究更加新型的室内环境检测仪，以此将它推向市场，获取到更多的用户人群。
本文主要研究内容
这次论文以“基于STM32微处理器的室内环境检测仪的设计”作为研究内容，使用了意法半导体公司研究的STM32微处理器来担任驱动控制部分，通过这种型号的具有32位数据处理性能的微处理器，设计了一款能够实现对家居室内环境进行多种检测的系统，在工作过程中能够通过温湿度传感器实时获取到室内的当前温度值、湿度值，通过甲醛传感器能够实现空气中甲醛气体的含量，通过PM2.5传感器则能够快速获取到PM2.5污染物颗粒浓度，为了实现较高的人机体验效果，本课题为这款检测仪配置了一个具有高清性能的触摸屏，使得用户可以通过屏幕获取到丰富的检测数据，本部分需要对该系统的设计内容进行制定，考虑到全部的设计指标要求，确立了下列设计内容：
1、实现STM32微处理器对ILI9325触摸屏的驱动控制，能够准确无误地将字符显示在触摸屏幕上；
2、通过SHT20温湿度传感器作为核心元器件，配置温湿度检测电路，能够在STM32微处理器单总线接口的驱动下，实现温湿度的快速采集；
3、能够将系统周围空气中的甲醛、PM2.5气体进行快速的感应并且输出电压与气体浓度呈线性比例，使得STM32微处理器能够通过公式正确的将甲醛、PM2.5浓度转换出来；
4、配置时钟芯片驱动电路，能够在STM32微处理器的驱动控制下，实现对时间日期的低误差计时；
室内环境检测仪的方案设计
本课题研发的这款室内环境检测仪控制系统将采用图中的系统框架，通过这个框图实现对室内环境检测仪控制系统硬件框架的搭建，其中STM32微处理器将作为主控核心，这种型号的室内环境检测仪控制系统的所有指标需求将在STM32微处理器的控制下得到实现，ILI9325触摸屏电路、温湿度传感器电路、甲醛检测电路、GP2Y1010AU型PM2.5传感器电路和北京时间计时电路等电路模块按照图中的信号流动关系来与STM32微处理器之间实现驱动，并为STM32微处理器提供外部信号。
1、为了实现对这款环境检测仪所检测到的各项参数进行高清显示，同时能够达到触摸屏幕进行参数设置的功能，本课题选用了ILI9325触摸屏模块，实现对甲醛、PM2.5气体浓度以及温湿度等参数的快速显示，并对目标参数进行设计。
2、为了实现对家居环境的温度值和湿度值进行高精度检测，本课题选用了SHT20型温湿度传感器，单片机将通过检测器输出的模拟电压信号来获取到温度、湿度的实时检测值；
3、为了实现对家居环境中甲醛气体浓度的快速检测，本课题选择了KQM2801A传感器来构建检测电路，单片机将通过检测器输出的模拟电压信号来获取到甲醛气体的实时浓度值。
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