基于LoRa的环境参数监测系统设计（有完整资料）-平芜编程栈

资料查找方式：
特纳斯电子（电子校园网）：搜索下面编号即可

编号：

T1572305M

设计简介：

本设计是基于STM32的环境参数监测系统，主要实现以下功能：

1.可通过温湿度传感器监测当前温湿度
2.可通过MQ4监测可燃气体浓度
3.可通过PM2.5传感器监测粉尘浓度
4.可通过Lora模块完成主从机的通信
5.可通过按键设置阈值，超出阈值报警
6.可通过4G模块实现与云平台连接与发短信报警功能

电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、可燃气体传感器（MQ-4）、PM2.5传感器（GP2Y1014AU）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：有源蜂鸣器、发光二极管
人机交互：独立按键
通信模块：4G模块（Air724UG）、Lora模块（ATK-LORA-01）

标签：STM32F103C8T6、OLED12864、DHT11、MQ-4、GP2Y1014AU、有源蜂鸣器、发光二极管、独立按键、Air724UG、ATK-LORA-01

题目扩展：平安符、环境检测系统

基于LoRa的环境参数监测系统设计可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

一、中控部分

核心控制器：采用STM32单片机，作为整个系统的“大脑”，负责数据的接收、处理和发送。
数据处理：接收来自输入部分的环境参数数据（如温湿度、可燃性气体浓度、PM2.5浓度等），并进行内部处理，如数据校验、阈值比较等。
通信控制：通过LORA模块与从机进行数据传输，确保数据的实时更新；同时，通过4G模块将数据上传至云平台，实现远程监控与数据共享。

二、输入部分

主机输入：

独立按键：用于用户交互，如切换界面、设置环境参数的阈值等。
LORA模块：作为通信接口，负责与从机进行数据传输，确保数据的实时性和准确性。
供电电路：为主机部分提供稳定的电源，确保系统的正常运行。

从机输入：

环境参数传感器：包括PM2.5检测模块、MQ-4可燃性气体传感器、DHT11温湿度传感器，用于实时采集环境参数。
供电电路：为从机部分提供稳定的电源，确保传感器的正常运行和数据采集的准确性。

三、输出部分

主机输出：

OLED显示屏：用于显示环境参数及其阈值，提供直观的视觉反馈。
4G模块：将数据上传至云平台，实现远程监控与数据分析，同时支持通过云平台设置阈值。
声光报警装置：在环境参数超过阈值时触发，提醒用户采取相应措施，确保安全。

从机输出：

OLED显示屏：用于显示从机采集的环境参数及其阈值（若设置），提供本地查看功能。
LORA模块：作为通信接口，负责将采集到的环境参数数据传输给主机，确保数据的实时更新和共享。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，主从机相同的有三个部分，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是Zigbee模块，都用了一个转接板，只焊接6Pin的排母，将转接板一起插入排母中就好了。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。主机还有一个Air724UG模块，先焊接4Pin的白色底座，然后用4Pin的杜邦线连接。还有三个独立按键，直接焊接在电路板上。从机上的PM2.5颗粒物传感器、可燃性传感器、DHT11温湿度传感器、也是先焊接排母，然后传感器插入相应的排母中。下图5-1为焊接完的整体实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 Air724UG模块联网

在上电之前，先给模块接入信号线，再插进去一个可以正常使用的手机卡，这里使用的是移动的手机卡，然后给电路板通电，等Air724UG模块上蓝色指示灯慢闪之后，按一下单片机最小系统上面的复位按键，当Air724UG模块上蓝色指示灯快闪之后，就说明模块已经连上网了，这个时候就可以在手机云智能APP上远程监控了。此时显示屏显示当前模式，从机传输的温湿度，PM2.5、可燃性气体。如图5-2所示，

图5-2联网图

5.3 设置阈值实物测试

如图5-3所示，我们按下第一个按键切换到设置界面，然后按下第二个按键阈值加一，按下第三个按键阈值减一。

图5-3设置阈值实物图

5.4 超过阈值发送短信实物测试

如图5-4所示，当温湿度/可燃性气体/粉尘成功其最大值，发送报警短信并声光报警，否则不发短信不报警。

图5-4 超过阈值发送短信实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括两个32单片机、OLED显示屏、三个按键、蜂鸣器、模拟Air724UG模块的串口虚拟终端、温湿度传感器、两个模拟MQ-4可燃性气体和PM2.5颗粒度传感器的电位器。

图6-1 仿真设计总图

6.2设置阈值仿真测试

如图6-3所示，我们按下第一个按键切换到设置界面，然后按下第二个按键阈值加一，按下第三个按键阈值减一。

图6-2设置阈值仿真图

6.4 超过阈值发送短信仿真测试

如图6-3所示，当温湿度/可燃性气体/粉尘成功其最大值，发送报警短信并声光报警，否则不发短信不报警。

图6-3手动模式仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本文介绍了一种基于STM32单片机和LoRa技术的环境参数监测系统设计。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成，分为从机和主机两部分。中控部分采用STM32单片机，负责数据采集、处理和控制输出。

主机部分包括独立按键、LoRa模块和供电电路。独立按键用于界面切换和阈值设置，LoRa模块用于与从机进行数据传输，供电电路为主机提供电源。输出部分包括OLED显示屏、4G模块和声光报警器。OLED显示屏用于显示温湿度、PM2.5和可燃性气体值及其阈值，4G模块将数据上传至云平台，声光报警器在数据超过阈值时进行报警。

从机部分包括PM2.5检测模块、MQ-4可燃性气体传感器、DHT11温湿度传感器和供电电路。PM2.5检测模块和MQ-4传感器分别检测PM2.5和可燃性气体浓度，DHT11传感器检测温湿度值，供电电路为从机提供电源。输出部分包括OLED显示屏和LoRa模块， OLED显示屏显示获取的温湿度、PM2.5和可燃性气体值及其阈值，LoRa模块与主机实现数据传输。

该系统通过LoRa技术实现低功耗、远距离的数据传输，适用于环境监测和安全预警等领域。

关键词: STM32单片机, LoRa技术, 环境参数监测, 温湿度传感器, PM2.5检测, 可燃性气体传感器