基于 STM32单片机仓储环境智能监控系统设计
摘要： 本次设计的目标是要实现一个能够对温度、湿度、有害气体以及非法侵入进行有效监测的仓库环境智能监控系统，具体包含了主控制器模块、屏幕显示模块、报警驱动模块以及按钮控制模块；温湿度传感器模块，烟雾传感器模块等.项目所要开发的仓库环境智能监测系统，既可以保障仓库物资的储存，又可以保障人员的生命安全。本系统以STM32F103C8T6为核心，利用多个传感器对仓库进行数据处理，从而达到对仓库环境进行实时监测与管理的目的。通过LCD1602液晶屏显示温度湿度和烟雾浓度的具体参数,从而实现对仓储环境参数的监控和实时调整,超出阈值就报警。
关键词：传感器; 单片机; 模块化监测;仓储环境智能监控系统设计
Design of Intelligent Monitoring System for Storage Environment
Abstract: The goal of this design is to realize an intelligent monitoring system for the warehouse environment that can effectively monitor temperature, humidity, harmful gases and illegal intrusion, including the main controller module, screen display module, alarm drive module and button control module; Temperature and humidity sensor module, smoke sensor module, etc. The intelligent monitoring system of the warehouse environment to be developed by the project can not only ensure the storage of warehouse materials, but also ensure the life safety of personnel. With STM32F103C8T6 as the core, the system uses multiple sensors to process data in the warehouse, so as to achieve the purpose of real-time monitoring and management of the warehouse environment. Through the LCD1602 LCD screen to display the specific parameters of temperature, humidity and smoke concentration, so as to realize real-time adjustment of environmental parameters, exceed the threshold to alarm.
Keywords: sensor; single-chip; modular monitoring; Intelligent monitoring system design of warehouse environment
目录
第一章 绪论 4
1.1 研究意义 4
1.2 研究现状 4
1.2.1 传感器技术的研究现状 4
1.3 应用前景 5
1.4 设计系统概述 5
1.5 课题的研究思路及论文章节安排 5
2.1 设计思路 6
2.2 方案选择 6
2.2.1 单片机选择 6
2.2.2 湿度传感器选择 7
2.2.3 温度传感器的选择 8
2.2.4 烟雾传感器的选择 9
第三章 系统的硬件模块设计 12
3.1 主控制器 12
3.2 湿度监测模块 13
3.3 温度监测模块 14
3.4 烟雾检测模块 15
3.5 按键控制模块 16
3.6 显示模块 17
3.7 报警模块 19
3.7.1 蜂鸣器报警电路 19
3.7.2 LED指示报警电路 20
第四章 系统的软件模块设计 21
4.1主程序流程图 21
4.2 数据采集模块程序设计 22
4.3 显示模块子程序流程图 22
4.4按键操作及报警子程序流程图 23
第五章 系统仿真与调试 25
5.1单片机操作环境 25
5.2 程序调试 26
第六章 总结与展望 27
参考文献 28
致谢 29
附录: 30
附录1: 原理图 30
第一章 绪论
1.1 研究意义
近年来，随着信息技术的广泛应用，以及社会经济的持续增长，我国的仓储行业迅猛发展。各类商品的存储与运输方式也发生了巨大变化。一方面是食品、饮料、服装等传统的工农业产品，另一方面是新兴的医药制品和电商物流，都对智能化提出了更高的要求。然而,有些药品生鲜对温度、湿度、气压等周边环境有较高要求，当温度、湿度、气压超出限值时，物资就容易发生变质；而一些易燃易爆的气体液体，在某些环境下温度、氧浓度不满足情况下，极易发生爆炸等事故，具有极大的安全隐患。比如有时候,人们因为没有及时察觉微小的可燃有毒气体外泄，就可能导致天燃气泄漏,引起爆炸事故频发。
随着智能化与信息化的快速发展，人们越来越重视各种环境与健康安全问题，因此我们可以利用现代科技对仓储环境进行监测及调整。比如，通过智能传感器、物联网技术等实现仓储空间内温度、湿度、空气质量等环境指标的自动调节；通过智能安防系统，可以实现24小时实时监控仓储室内的安全状况。
1.2 研究现状
1.2.1 传感器技术的研究现状
传感器是当代科技的前沿技术。它融合了最先进的通信技术、电子技术和计算机技术，使数据采集、传输和处理更加方便、可靠且智能化。现代工业中，传感器技术有着一席之地。它可精确测量、收集和传输各种环境参数为生产过程提供准确数据支持，确保工业生产的安全、稳定运行。温湿度传感器，可以借助特殊的检测设备，对空气中的温度和湿度进行精确的测量，并将它转化为电信号或其他所需的形式的信息，供用户进行使用，从而可以满足不同的需要。温湿度传感器与烟雾传感器是两种不同的传感器，但它们在生活实践中却联系紧密，因为温度和湿度与我们日常生活密切相关,温湿度传感器能在各种公共场所中做好环境安全检测工作。烟雾传感器也是一种很重要的传感器,现今烟雾传感器被广泛应用于商店、宾馆、仓库和住宅等公共场所，主要用于检测火灾产生的烟雾,为及时保护人民的人身和财产安全，起到了关键性的作用。
1.3 应用前景
近年来，随着信息技术的广泛应用，以及社会经济的持续增长，我国的仓储行业迅猛发展。各类商品的存储与运输方式也发生了巨大变化。一方面是食品、饮料、服装等传统的工农业产品，另一方面是新兴的医药制品和电商物流，都对智能化提出了更高的要求。随着智能化与信息化的快速发展，人们越来越重视各种环境与健康安全问题，因此我们可以利用现代科技对仓储环境进行监测及调整。比如，通过智能传感器、物联网技术等实现仓储空间内温度、湿度、空气质量等环境指标的自动调节；通过智能安防系统，可以实现24小时实时监控仓储室内的安全状况。
1.4 设计系统概述
该系统主要功能是以单片机STM32F103C8T6为控制中心,通过湿度,温度和烟雾传感器采集周边环境参数，实现对仓储环境的实时监控和管理。通过LCD1602液晶屏显示温度、湿度和烟雾浓度的具体参数,实现对环境参数的实时调整,超出阈值立即报警
1.5 课题的研究思路及论文章节安排
首先，要将所选题目的最终需求基本掌握，学习微控制器的编程操作方法，并学习它所需的外部部件的使用方法。之后，要根据自己的需要，来挑选各个部件的产品型号，例如：LCD1602液晶显示屏、传感器采集、实体输入输出控制、报警提醒等电路。然后将所有零散部件合成在一起组成一个完整的实物产品，最后利用软件分模块进行程序烧写得出最终产品，后一阶段进行产品的组装以及最终实验，直到完成题目目标。题目最终的成功需要使用Keil C51程序编写软件、Protel 99se电路图绘制仿真软件、Altium Designer原理绘制软件等常用工具。
第二章 总体方案设计
本设计以STM32F103C8T6单片机作为核心中央处理单元（CPU），主要由以下模块组成：温湿度采集模块、烟雾采集模块、按键模块、报警模块和通信模块。使用温度和湿度传感器，以及烟雾传感器对周围的环境参数进行监控和采集，并将这些实时数据通过 CPU处理之后，在LCD显示屏模块上进行显示,超出预定阈值立即报警。
2.1 设计思路
本课题设计思路如下：利用温度模块收集所处环境的温度、湿度检测模块收集所处环境的湿度、烟雾模块收集所处环境烟雾情况，然后利用微控制器，最终显示屏上显示需要的信息。系统有以下功能：
（1）选用合适的传感器实现采集家居环境的温湿度参数
（2）通过按键设置监测数据上下限阈值
（3）通过LCD1602液晶屏显示温度、湿度和烟雾浓度的具体参数
（4）实现对环境参数的实时调整,超出阈值即报警
参考文献
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