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设计说明书

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基于STM32的智能环境监测与语音播报系统

摘要

当下室内、园区等各类日常场景中的环境温湿度大多依靠人工定时查看记录,人工巡检方式耗费人力,监测数据查看不便,无法直观获取实时环境参数,也缺少便捷化的数据播报与无线查看手段,难以满足日常环境精细化监测的基础需求。本文设计一套基于 STM32F103C8T6 单片机的智能环境监测与语音播报系统。系统以 DHT11 数字温湿度传感器为采集核心,实时采集现场环境温度与湿度数据;搭载 OLED 液晶显示屏进行本地可视化实时刷新展示温湿度监测数值;配置实体功能按键,操作人员按下对应按键即可触发语音模块播报当前采集到的环境温湿度具体数值;集成蓝牙无线通信模块,将实时温湿度数据无线传输至智能手机终端,用户可在手机端实时接收、查看环境监测数据。硬件端依托 STM32 主控完成传感器数据读取、屏幕驱动显示、按键扫描识别、语音播报控制以及蓝牙数据打包收发等整体逻辑调度,整套系统结构简洁、操作简易,既可在设备本地直观查看环境参数、一键语音播报温湿度,又能借助蓝牙实现移动端远距离无线查阅数据,摆脱有线束缚。该系统无需复杂组网部署,硬件成本低廉、运行稳定可靠,能够实现环境温湿度自动化实时监测、本地可视化展示、一键语音播报与移动端无线查看,适用于居家、小型库房、教室等多种常规场景的简易环境监测工作,具备较强的实用性与普及应用价值。

关键词:STM32 单片机;环境监测;DHT11 温湿度采集;语音播报;OLED 显示;蓝牙无线传输

Abstract

At present, the ambient temperature and humidity in most indoor, park and other common scenarios are manually inspected and recorded at fixed intervals. Manual inspection consumes substantial manpower, brings inconvenience in data checking, fails to acquire real-time environmental parameters intuitively, and lacks convenient data broadcasting and wireless checking methods, which cannot meet the basic requirements of refined daily environmental monitoring. This paper designs an intelligent environmental monitoring and voice broadcasting system based on the STM32F103C8T6 single-chip microcomputer. Taking the DHT11 digital temperature and humidity sensor as the core acquisition unit, the system collects real-time ambient temperature and humidity data. An OLED liquid crystal display screen is equipped to locally display the measured temperature and humidity values with real-time refreshing. Physical function keys are configured; pressing the corresponding key triggers the voice module to broadcast the current collected temperature and humidity values. A Bluetooth wireless communication module is integrated to transmit real-time temperature and humidity data wirelessly to smart phones, enabling users to receive and view environmental monitoring data on mobile terminals anytime. The STM32 main controller undertakes overall logic scheduling including sensor data reading, screen driving and display, key scanning identification, voice broadcasting control, as well as packaging and transceiving of Bluetooth data. Featuring simple structure and easy operation, the system supports intuitive local viewing of environmental parameters and one-click voice broadcast of temperature and humidity, as well as remote wireless data access via Bluetooth without wired constraints. Requiring no complicated network deployment, the system boasts low hardware cost and stable operation. It realizes automatic real-time temperature and humidity monitoring, local visual display, one-click voice broadcast and mobile terminal wireless data checking. Applicable to simple environmental monitoring scenarios such as residences, small warehouses and classrooms, it possesses high practicability and popularization value.

Keywords:STM32 single-chip microcomputer; environmental monitoring; DHT11 temperature and humidity collection; voice broadcast; OLED display; Bluetooth wireless transmission

    

基于STM32的智能环境监测与语音播报系统

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.2.3 研究现状总结

第2章 系统方案设计

2.1 整体方案设计

2.2 主要器件选型

2.2.1 主控芯片选型

2.2.2 温湿度检测模块选型

2.2.3 显示模块选型

2.2.4 语音播报模块选型

2.2.5 按键模块选型

2.2.6 蓝牙通信模块选型

2.3 器件选型总结

第3 硬件电路设计

3.1 主控模块电路

3.2 DHT11温湿度采集模块电路

3.3 OLED显示模块电路

3.4 独立按键交互模块电路

3.5 TTS语音播报模块电路

3.6 ECB02蓝牙通信模块电路

3.7 系统状态指示电路

3.8 硬件电路整体设计总结

第4章 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 系统主流程设计

4.3 OLED显示屏子流程设计

4.4 独立按键子流程设计

4.5 温湿度检测模块子流程设计

4.6 语音播报模块子流程设计

4.7 蓝牙模块子流程设计

第5章 系统仿真测试

5.1 仿真测试环境与方案

5.2 环境温湿度采集仿真测试

5.3 OLED实时显示功能仿真测试

5.4 按键语音播报功能仿真测试

5.5 蓝牙数据传输仿真测试

5.6 仿真测试小结

第6章 系统实物测试

6.1 整体实物测试

6.2 DHT11温湿度采集模块功能测试

6.3 OLED显示模块功能测试

6.4 单按键语音播报功能测试

6.5 ECB02蓝牙通信模块功能测试

6.6 整体实物测试小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 未来展望

参考文献

附录

附录一:原理图

附录二:PCB

附录三:主程序

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