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编号：
T0252402M
设计简介：
本设计是基于单片机检测气象参数装置的设计与制作，主要实现以下功能：
可以通过传感器检测温度，气压，风速和风向
当温度，气压或者风速超过阈值，可以进行声光报警
可以通过按键设置参数阈值，可以进行数据清零和重新测量操作
通过显示屏可以显示温度，气压，风向和风力等级
电源： 12V
传感器：温度传感器，风速传感器，气压传感器，风向传感器
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：声光报警
人机交互：独立按键
标签：STM32、OLED12864、DS18B20、三杯式风速传感器、BMP180、GT-3000、有源蜂鸣器
题目扩展：基于单片机的风速风向监测系统，基于STM32的环境监测系统设计
基于STM32的气象参数检测装置设计
一、主控部分
核心：STM32单片机
功能：获取输入数据、内部处理、控制输出
二、输入部分
1. 温度采集模块：检测环境温度
2. 风速检测模块：检测大气风速
3. 大气压传感器：检测大气压强
4. 风向传感器：检测风向
5. 独立按键：切换界面、修改参数阈值、控制报警开关
6. 供电电路：为整个系统供电
三、输出部分
1. OLED显示模块：显示风速、风向、温度、大气压强
2. 声光报警模块：测量值超阈值时触发报警。
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
该设计主要硬件包含单片机，用于处理和控制各模块数据；OLED 显示屏，实时显示大气风速、风向、温度和压力等气象参数；按键，实现数据清零和重新测量操作；温度采集模块（DS18B20 温度传感器），获取环境温度；大气压强传感器（BMP180 ），测量大气压力；风速检测传感器，检测风速；还有声光报警模块用于异常报警。
焊接流程上，先清理电路板焊接点，确保无杂质和氧化层。接着对照电路图，依次焊接各元器件，先焊接小尺寸、低高度的元件，如电阻、电容，再焊接芯片、传感器等较大元件。焊接时，控制好烙铁温度和焊接时间，使焊锡均匀包裹引脚和焊盘，形成良好焊点。
注意事项方面，焊接前要仔细核对元器件型号和规格，避免错焊。焊接芯片等敏感元件时，要做好防静电措施，防止静电损坏元件。焊接过程中，注意烙铁不要碰到相邻元件，避免短路。焊接完成后，要检查焊点质量，有无虚焊、漏焊等情况，同时清理电路板上多余的助焊剂，以免影响电路性能。整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 参数显示功能测试
该气象参数检测装置的显示功能依托 OLED 屏幕实现。装置运行时，通过温度采集模块、大气压强传感器、风速检测模块、风向传感器等，分别获取温度、大气压强、风速、风向数据。单片机对采集数据处理后，驱动 OLED 屏幕，将温度、大气压强数值直接显示，依据风速范围判定风力等级并展示，结合风向传感器识别结果呈现风向信息 ，让用户直观掌握气象参数，为后续数据监测、阈值判断及报警等功能提供可视化基础。参数显示功能测试图如下图 5-2 所示。
图 5-2 参数显示测试图
5.3 声光报警功能测试
该气象参数检测装置具备完善的异常监测与报警功能。装置通过温度采集模块、大气压强传感器、风速检测模块分别精准获取温度、大气压强、风力等级等气象参数。单片机对这些参数进行实时监测与分析，将获取到的参数值与预先设定的阈值进行比对。当温度超出阈值范围、大气压强不在阈值区间、风力等级超过 3 级时，便会触发声光报警模块，通过发光二极管发光以及蜂鸣器鸣叫来提醒使用者当前气象参数出现异常；若参数值均在正常阈值范围内，则装置保持静默，不发出报警信号，从而帮助使用者及时掌握气象状况，对异常情况做出快速反应。声光报警功能如下图 5-3 所示：
图 5-3 声光报警测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。
该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。
此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 5-1 所示：
图 5-1 软件界面图
6.2 参数显示功能测试
该气象参数检测装置靠 OLED 屏幕实现显示功能。运行时，温度采集模块、大气压强传感器、风速检测模块、风向传感器分别采集对应数据，经单片机处理后，OLED 屏幕直接显示温度、大气压强数值，展示判定后的风力等级及风向信息，方便用户掌握气象参数，为后续功能打基础。 参数显示功能测试图如下图 5-2 所示。
图 5-2 参数显示测试图
6.3 阈值设置功能测试
按键 1 切换界面；按键 2 在界面 0 清屏，界面 1-2 调温限 + 1，界面 3-4 调气压限 + 10，界面 5 调风力阈值 + 1；按键 3 在界面 0 重测，界面 1-2 调温限 - 1，界面 3-4 调气压限 - 10，界面 5 调风力阈值 - 1；按键 4 控制报警开关，实现阈值设置。阈值设置功能如下图 5-3 所示：
图 5-3 阈值设置功能图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
在当今社会，气象参数对于诸多领域如农业生产、航空航海以及日常生活等都有着至关重要的影响。然而，目前市面上部分气象参数检测装置存在着一定不足，有的显示不够直观便捷，仅能提供简单数据输出，缺乏实时且清晰的可视化展示；有的功能操作不够灵活，无法方便地进行数据清零与重新测量；还有些在报警功能方面不够完善，不能针对多种气象参数合理设置阈值并准确报警。
基于此，开展基于单片机检测气象参数装置的设计与制作意义重大。本设计利用单片机实现对大气风速、风向、温度和压力等气象参数的检测，通过OLED实时显示各参数，方便查看。还可利用按键进行数据清零和重新测量操作，并且针对温度、气压、风速等参数设置合理阈值，超阈值时能声光报警，风向检测也能精确测8个指示方向，能有效提升气象参数检测的准确性与便捷性，满足多场景应用需求。
关键词：气象参数；单片机；声光报警
字数：11000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3风向传感器选择
2.4显示模块选择
2.5气压传感器选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4 风速检测电路设计
3.5 大气压传感器电路设计
3.6 温度传感器电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3按键函数流程设计
4.4监测函数流程设计
4.5显示函数流程图
4.6处理函数流程图
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 参数显示功能测试
5.3 声光报警功能测试
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 参数显示功能测试
6.3 阈值设置功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
