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基于STM32设计的矿山环境监测系统(NBIOT)_262

news 2025/12/26 17:13:55

文章目录

  • 一、前言
    • 1.1 项目介绍
      • 【1】开发背景
      • 【2】研究的意义
      • 【3】最终实现需求
      • 【4】项目硬件模块组成
    • 1.2 设计思路
      • 【1】整体设计思路
      • 【2】上位机开发思路
    • 1.3 项目开发背景
      • 【1】选题的意义
      • 【2】摘要
      • 【3】国内外相关研究现状
      • 【5】参考文献
    • 1.4 开发工具的选择
      • 【1】设备端开发
      • 【2】上位机开发
    • 1.5 系统框架图
    • 1.6 系统功能总结
    • 1.7 系统原理图
    • 1.8 实物图
    • 1.9 模块的技术详情介绍
      • 【1】NBIOT-BC26模块
      • 【2】MQ5气体传感器
      • 【3】SHT30模块
      • 【4】蜂鸣器模块
      • 【5】PM2.5传感器
      • 【6】OLED显示屏
      • 【7】MQTT协议
  • 二、硬件选型
    • 2.1 STM32开发板
    • 2.2 USB下载线
    • 2.3 SHT30温湿度模块
    • 2.4 PCB板
    • 2.5 BC26 NBIOT模块
    • 2.6 母对母杜邦线
    • 2.7 电源扩展板（4个）
    • 2.8 PM2.5传感器
    • 2.9 蜂鸣器模块
    • 2.10 OLED显示屏
    • 2.11 稳压模块
    • 2.12 电源插头
    • 2.13 MQ5传感器
    • 2.14 继电器(2个)
    • 2.15 风扇模块（通风风扇）
    • 2.16 雾化片
  • 三、部署华为云物联网平台
    • 3.1 物联网平台介绍
    • 3.2 开通物联网服务
    • 3.3 创建产品
      • （1）创建产品
      • （2）填写产品信息
      • （3）产品创建成功
      • （4）添加自定义模型
          • 【1】创建服务ID
          • 【2】SHT30_T 环境温度 浮点数
          • 【3】SHT30_H 环境湿度 浮点数
          • 【4】MQ5 瓦斯气体 浮点数
          • 【5】PM25 PM2.5 浮点数
          • 【6】MOTOR_SW1 雾化降尘 布尔类型
          • 【7】MOTOR_SW2 通风风扇 布尔类型
          • 【8】run_mode 运行模式 1自动模式 0手动模式
      • （5）创建完成
    • 3.4 添加设备
      • （1）注册设备
      • （2）根据自己的设备填写
      • （3）保存设备信息
      • （4）设备创建完成
      • （5）设备详情
    • 3.5 MQTT协议主题订阅与发布
      • （1）MQTT协议介绍
      • （2）华为云平台MQTT协议使用限制
      • （3）主题订阅格式
      • （4）主题发布格式
    • 3.6 MQTT三元组
      • （1）MQTT服务器地址
      • （2）生成MQTT三元组
    • 3.7 模拟设备登录测试
      • （1）填入登录信息
      • （2）打开网页查看
      • （3）MQTT登录测试参数总结
    • 3.8 项目凭证
    • 3.9 创建IAM账户
    • 3.10 获取影子数据
    • 3.11 修改设备属性
  • 四、 NBIOT模块调试过程
    • 4.1 模块调试接线
    • 4.2 测试模块
    • 4.3 上电初始化操作
    • 4.4 开启GPS定位
    • 4.5 连接MQTT服务器
    • 4.6 完整的AT指令操作过程
  • 五、STM32设备端代码设计
    • 5.1 硬件连线说明
    • 5.2 硬件原理图
    • 5.3 硬件组装过程
    • 5.4 NBIOT模块说明
    • 5.5 KEIL工程
    • 5.6 代码移植需要改的地方
    • 5.7 程序下载
    • 5.8 程序正常运行效果
    • 5.9 取模软件的使用
    • 5.10 STM32与手机APP的交互协议
    • 5.11 初始化代码分析
    • 5.12 NBIOT初始化配置代码
    • 5.13 按键翻页代码分析
    • 5.14 主循环里数据采集、显示、上传代码分析
    • 5.15 处理服务器下发命令的代码
  • 六、Qt开发入门与环境搭建
    • 6.1 Qt是什么？
    • 6.2 Qt版本介绍
    • 6.3 Qt开发环境安装
    • 6.4 开发第一个QT程序
    • 6.5 调试输出
    • 5.6 QT Creator常用的快捷键
    • 6.7 QT帮助文档
    • 6.8 UI设计师使用
    • 6.9 按钮控件组
    • 6.10 布局控件组
    • 6.11 基本布局控件
    • 6.12 UI设计师的布局功能
  • 七、上位机开发
    • 7.1 Qt开发环境安装
    • 7.2 新建上位机工程
    • 7.3 切换编译器
    • 7.4 编译测试功能
    • 7.5 设计UI界面与工程配置
      • 【1】打开UI文件
      • 【2】开始设计界面
    • 7.6 设计代码
      • 【1】获取token
      • 【2】获取影子数据
      • 【3】解析数据更新界面
      • 【4】判断设备是否离线
      • 【5】获取设备最新数据上传时间
    • 7.5 编译Windows上位机
    • 7.6 配置Android环境
      • 【1】选择Android编译器
      • 【2】创建Android配置文件
      • 【3】配置Android图标与名称
      • 【3】编译Android上位机
    • 7.7 模拟设备联调
  • 八、使用STM32代码的流程以及注意事项
    • 8.1 第1步
    • 8.2 第2步
    • 8.3 第3步
    • 8.4 第4步
  • 九、完整STM32代码

一、前言

1.1 项目介绍

【1】开发背景

在当前快速发展的工业背景下，矿山开采作为重要的资源获取方式之一，其安全性和环境保护问题越来越受到社会的关注。矿山环境的恶劣条件，包括高温、高湿、有毒有害气体的积聚以及粉尘污染等，不仅严重影响了矿工的身体健康，还存在着巨大的安全隐患，可能导致严重的事故。因此，构建一个能够实时监测矿山环境变化，并能迅速响应异常情况的智能监测系统，对于提升矿山作业的安全水平和效率具有重要意义。

基于上述需求，本项目提出了一种基于STM32F103RCT6单片机的矿山环境监测系统设计方案。该系统通过集成多种环境监测传感器，如SHT30温湿度传感器、MQ5气体传感器以及PM2.5颗粒物传感器等，实现对矿山内温度、湿度、瓦斯浓度及空气颗粒物浓度等关键环境参数的全面监测。同时，系统具备智能化的预警机制，当检测到的任何一项指标超出预设的安全范围时，能够立即通过蜂鸣器报警或启动相应的控制装置（例如通风风扇和雾化降尘设备），从而有效预防潜在的安全风险。

为了提高系统的可操作性和实用性，本项目还特别设计了一个人机交互友好的OLED显示屏，用于直观地展示各项环境数据，便于现场工作人员随时了解矿山环境状况。此外，通过集成BC26 NBIO

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