基于STM32的环境监测系统（自制蓝牙APP）

目录

项目概述

实物图

演示视频

概述

硬件模块

原理图以及PCB

 0.96寸OLED屏幕（SSD1306）

CubeMX配置

初始化代码

MQ-2烟雾传感器

CubeMX配置

初始化代码

DHT11温湿度模块

驱动代码

HC-05蓝牙模块

CubeMX配置

​编辑

空闲中断回调函数

有源蜂鸣器和TB6612电机驱动模块

CubeMX配置

核心代码

使用AI2Offline制作蓝牙APP

UI界面设计

逻辑界面设计

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项目概述

实物图

演示视频

概述

        主控为stm32f103c8t6。使用DHT11温湿度传感器和MQ-2烟雾传感器，读取并实时刷新在0.96寸OLED屏幕上，同时通过蓝牙模块HC-05使用串口通信将数据上传到上位机（自制蓝牙APP）。可手动控制蜂鸣器以及电机作为报警器和风扇；在自动预警模式下，监测到温度高出设定的阈值后打开风扇降温；当监测到烟雾浓度高出设定阈值后将关闭风扇防止火情蔓延，并开启蜂鸣器报警，上位机同步更新报警状态。

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硬件模块

stm32f103c8t6最小系统板	0.96寸OLED屏幕
MQ-2烟雾传感器（5V）	DHT11温湿度传感器
有源蜂鸣器	HC-05蓝牙模块（5V）
TB6612电机驱动模块（5V）	直流电机（5V）
面包板	排母若干

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原理图以及PCB

原理图：

PCB：

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 0.96寸OLED屏幕（SSD1306）

        见我上传的资源：OLED驱动代码，设置成免费下载了。

CubeMX配置

        勾选I2C1，设置为快速模式即可。

初始化代码

//oled初始化
HAL_Delay(20);
//屏幕启动比stm32要慢，上电延时20ms
OLED_Init();

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MQ-2烟雾传感器

        使用ADC的连续转换模式，可参考这篇博客：HAL库教程。

CubeMX配置

        记得配置Continuous Conversion Mode为Enabled，这样就开启了ADC的连续转换模式。

初始化代码

//烟雾传感器初始化
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);

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DHT11温湿度模块

        由于该模块是单数据线，需要在代码里不断改变引脚状态，因此不需要在CubeMX里配置，我这里用的是PA2引脚。

驱动代码

dht11.c：

#include "dht11.h"uint8_t datas[5];//空气温湿度数据void delay_us(uint16_t cnt)
{uint8_t i;while(cnt){for (i = 0; i < 10; i++){}	cnt--;}
}void DHT_GPIO_Init(uint32_t Mode)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;GPIO_InitStruct.Mode = Mode;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}void DHT11_Start(void)
{DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_OUTPUT_PP);DHT_HIGHT;DHT_LOW;HAL_Delay(30);DHT_HIGHT;DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);while(DHT_VALUE);while(!DHT_VALUE);while(DHT_VALUE);
}void Read_Data_From_DHT(void)
{int i;//轮int j;//每一轮读多少次char tmp;char flag;DHT11_Start();DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);for(i= 0;i < 5;i++){for(j=0;j<8;j++){while(!DHT_VALUE);//等待卡g点delay_us(40);if(DHT_VALUE == 1){flag = 1;while(DHT_VALUE);}else{flag = 0;}tmp = tmp << 1;tmp |= flag;}datas[i] = tmp;}
}

dht11.h：

#ifndef __DHT11_H__
#define __DHT11_H__#include "main.h"#define DHT_HIGHT HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET)
#define DHT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET)
#define DHT_VALUE HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_2)extern uint8_t datas[5];void Read_Data_From_DHT(void);#endif

        后续直接调用Read_Data_From_DHT函数读取数据就好了，数据会存放在datas数组里：datas[0]是湿度的整数数据、datas[1]是湿度的小数数据、datas[2]是温度的整数数据、datas[3]是温度的小数数据、datas[5]是校验数据。

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HC-05蓝牙模块

        使用串口收发数据，借助蓝牙APP，可以把这个模块当作平常用的CH340模块来用。

CubeMX配置

        使用串口1收发数据，波特率为115200，由于我们需要接收不定长数据，因此还要用到串口空闲中断，不妨使用DMA模式下的空闲中断：

        点开DMA设置，为接收和发送都创建DMA通道（默认即可），并确保打开了串口中断：

空闲中断回调函数

//串口接收buffer
#define RX_BUF_SIZE 50
uint8_t receiveData[RX_BUF_SIZE] = "";void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{//每次进入回调函数之前判断是哪个串口触发的中断if(huart == &huart1){	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, (uint8_t *)receiveData, sizeof(receiveData));__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);}
}

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有源蜂鸣器和TB6612电机驱动模块

        全部设置为推挽输出即可，不需要对电机进行调速。

CubeMX配置

        PA3为蜂鸣器引脚，PA4~6分别为TB6612的PWMA、AIN2、AIN1。电机驱动模块主要操作的是AIN2和AIN1引脚，要让电机旋转只需要随便拉低一个引脚即可，蜂鸣器也是低电平触发。

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核心代码

/* 头文件包含 */
#include "main.h"        // HAL库主头文件
#include "adc.h"         // ADC驱动
#include "dma.h"         // DMA驱动
#include "i2c.h"         // I2C驱动（用于OLED）
#include "usart.h"       // 串口驱动
#include "gpio.h"        // GPIO驱动
#include "dht11.h"       // DHT11温湿度传感器驱动
#include "oled.h"        // OLED显示驱动
#include <stdio.h>       // 标准输入输出（用于printf）
#include <string.h>      // 字符串操作/* 系统状态宏定义 */
#define OFF 0            // 关闭状态
#define ON  1            // 开启状态/* 蜂鸣器控制宏 */
#define BUZZER_ON HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET)  // PA3低电平触发蜂鸣器
#define BUZZER_OFF HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET)   // PA3高电平关闭蜂鸣器/* 全局变量声明 */
float smoke = 0.0;       // 烟雾浓度值（百分比）#define RX_BUF_SIZE 50   // 串口接收缓冲区大小
uint8_t receiveData[RX_BUF_SIZE] = ""; // 串口接收缓冲区// 设备状态标志
uint8_t Buzzer_State = OFF;    // 蜂鸣器状态
uint8_t Fan_State = OFF;       // 风扇状态
uint8_t Auto_Alarm_State = OFF;// 自动报警模式状态// 状态显示字符串（OLED用）
char State_String[2][5] = {"OFF", "ON"}; /* 自定义printf输出重定向 */
int fputc(int ch, FILE *f)
{      HAL_UART_Transmit(&huart1, (const uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);  return ch;
}/* 串口接收完成回调函数 */
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{char buffer[50] = "";memcpy(buffer, receiveData, sizeof(receiveData)); // 复制接收数据到临时缓冲区if(huart == &huart1){    buffer[Size] = '\0'; // 添加字符串终止符/* 自动报警模式控制 */if(strcmp(buffer, "Auto_On\r\n") == 0) {Auto_Alarm_State = ON;HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)buffer, Size);}else if(strcmp(buffer, "Auto_Off\r\n") == 0) {// 关闭所有输出设备HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); // 风扇IN1HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET); // 风扇IN2BUZZER_OFF;// 更新状态标志Buzzer_State = OFF;Fan_State = OFF;Auto_Alarm_State = OFF;        // 返回确认信息printf("Buzzer_Off\r\nFan_Off\r\nAuto_Off\r\n");}/* 手动控制模式处理 */if(Auto_Alarm_State == OFF) {// 风扇控制if(strcmp(buffer, "Fan_On\r\n") == 0) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // IN1=0HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);   // IN2=1（正转）Fan_State = ON;HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)buffer, Size);}else if(strcmp(buffer, "Fan_Off\r\n") == 0) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);   // IN1=1HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);   // IN2=1（刹车）Fan_State = OFF;HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)buffer, Size);}// 蜂鸣器控制else if(strcmp(buffer, "Buzzer_On\r\n") == 0) {BUZZER_ON;Buzzer_State = ON;HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)buffer, Size);}else if(strcmp(buffer, "Buzzer_Off\r\n") == 0) {BUZZER_OFF;Buzzer_State = OFF;HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)buffer, Size);}}// 重新启动DMA接收HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, receiveData, sizeof(receiveData));__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); // 禁用传输过半中断}
}/* 自动报警处理函数 */
void Auto_Alarm(void)
{/* 烟雾浓度报警（阈值60%） */if(smoke > 60) {BUZZER_ON;if(Buzzer_State == OFF) { // 状态变更时上报Buzzer_State = ON;printf("Buzzer_On\r\n");}} else {BUZZER_OFF;if(Buzzer_State == ON) {Buzzer_State = OFF;printf("Buzzer_Off\r\n");}}/* 温度控制逻辑（阈值30℃） */if(datas[2] >= 30 && smoke < 60) { // 温度高且无烟雾危险时开启风扇HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 正转HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);if(Fan_State == OFF) {printf("Fan_On\r\n");Fan_State = ON;}} else { // 关闭风扇HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);        if(Fan_State == ON) {printf("Fan_Off\r\n");Fan_State = OFF;}}
}/* 主函数 */
int main(void)
{// 硬件初始化HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_I2C1_Init();MX_ADC1_Init();/* 外设初始化 */HAL_Delay(20); // 等待硬件稳定OLED_Init();   // OLED显示屏初始化// ADC校准和启动HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);HAL_ADC_Start(&hadc1);HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);// 启动串口DMA接收HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, receiveData, sizeof(receiveData));__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);/* 主循环 */while (1){OLED_NewFrame(); // 准备新显示帧// 传感器数据读取Read_Data_From_DHT(); // 获取温湿度数据smoke = (HAL_ADC_GetValue(&hadc1) / 4095.0) * 100.0; // 计算烟雾浓度// 自动报警模式处理if(Auto_Alarm_State == ON) {Auto_Alarm();}/* OLED显示内容格式化 */char Tem_mes[10], Hum_mes[10], Smo_mes[10], Sta_mes[20], BlueTooth_mes[30];sprintf(Tem_mes, "Tem:%d.%d", datas[2], datas[3]);    // 温度显示sprintf(Hum_mes, "Hum:%d.%d%%", datas[0], datas[1]);  // 湿度显示sprintf(Smo_mes, "Smoke:%.1f%%", smoke);              // 烟雾浓度sprintf(Sta_mes, "A:%s B:%s F:%s",                   // 状态显示State_String[Auto_Alarm_State], State_String[Buzzer_State], State_String[Fan_State]);sprintf(BlueTooth_mes, "NULL;%d.%d;%d.%d;%.1f;NULL\r\n", // 蓝牙数据格式datas[2], datas[3], datas[0], datas[1], smoke);/* OLED显示更新 */OLED_PrintASCIIString(0, 0, Tem_mes, &afont16x8, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintString(65, 0, "℃", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintASCIIString(0, 17, Hum_mes, &afont16x8, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintASCIIString(0, 33, Smo_mes, &afont16x8, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_PrintASCIIString(0, 49, Sta_mes, &afont12x6, OLED_COLOR_NORMAL);OLED_ShowFrame(); // 刷新显示/* 蓝牙数据传输 */HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)BlueTooth_mes, strlen(BlueTooth_mes));HAL_Delay(1000); // 主循环周期1秒}
}/* 注意事项：
1. GPIO分配：- PA3: 蜂鸣器控制- PA5/PA6: TB6612电机驱动控制引脚（IN1/IN2）- 确保实际硬件连接与代码一致2. 传感器数据格式：- datas数组来自DHT11驱动，索引：0: 湿度整数部分1: 湿度小数部分 2: 温度整数部分3: 温度小数部分3. 蓝牙数据协议："NULL;温度;湿度;烟雾;NULL\r\n" 格式示例："NULL;25.5;60.0;30.5;NULL\r\n"4. 改进建议：- 增加传感器数据校验- 添加看门狗防止死机- 使用RTOS进行任务管理- 添加EEPROM存储报警阈值
*/

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使用AI2Offline制作蓝牙APP

UI界面设计

控件如下：

逻辑界面设计

蓝牙连接逻辑：

按键发送逻辑：

接收数据逻辑：

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需要实物或者完整源码的可以私信我。