代码收藏家 单片机设计基于STM32安全通风控制系统设计
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前言 概要 功能设计 设计思路 软件设计 效果图 程序 文章目录
前言
💗博主介绍：✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师，一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于 精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计 主要对象是咱们电子相关专业的大学生，希望您们都共创辉煌！✌💗
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概要
基于STM32的安全通风控制系统设计概要如下：
一、系统概述
本系统以STM32微控制器为核心，结合多种传感器和驱动电路，设计了一个安全、高效、智能的通风控制系统。该系统能够实时监测环境参数，并根据预设的安全阈值自动调整通风设备的运行状态，确保室内环境的安全和舒适。
二、系统组成
STM32微控制器：作为系统的核心控制单元，负责接收传感器数据、执行控制算法，并发出控制指令。STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、低成本等特点，非常适合用于嵌入式系统设计。
传感器模块：
温度传感器：用于监测室内温度。
湿度传感器：用于监测室内湿度。
有害气体浓度传感器：用于监测室内有害气体浓度，如CO、CO2、VOCs等。
驱动电路：用于驱动通风设备（如风扇、空调等）的运行。STM32微控制器通过驱动电路控制通风设备的转速、风向等参数，实现室内环境的自动调节。
人机交互接口：包括按键、触摸屏等，方便用户进行参数设置和状态查询。用户可以通过人机交互接口设置安全阈值、工作模式等参数，并实时查看室内环境参数和通风设备的运行状态。
电源模块：为系统提供稳定的电源供应，满足系统的功耗需求，并具备过流、过压等保护功能。
三、工作原理
数据采集：传感器模块实时采集室内环境参数（温度、湿度、有害气体浓度等），并将数据发送给STM32微控制器。
数据处理：STM32微控制器对接收到的数据进行处理和分析，判断当前室内环境是否处于安全范围内。
控制决策：根据数据处理结果，STM32微控制器做出控制决策，通过驱动电路控制通风设备的运行状态。如果室内环境超出安全阈值，则启动或加速通风设备；如果室内环境在安全范围内，则保持通风设备的当前状态或降低其运行功耗。
人机交互：用户可以通过人机交互接口进行参数设置和状态查询。STM32微控制器将处理后的数据通过人机交互接口显示给用户，方便用户了解当前室内环境和通风设备的运行状态。
四、系统特点
安全性高：系统能够实时监测室内环境参数，并根据预设的安全阈值自动调整通风设备的运行状态，确保室内环境的安全和舒适。
智能化程度高：STM32微控制器具有强大的计算能力和丰富的外设接口，能够实现复杂的控制算法和多样化的功能扩展。
稳定性好：系统采用成熟的硬件和软件设计技术，具备过流、过压等保护功能，能够在各种恶劣环境下稳定运行。
五、应用前景
基于STM32的安全通风控制系统在智能家居、办公楼宇、工业环境等领域具有广泛的应用前景。它不仅可以提高室内环境的舒适度和安全性，还可以降低能耗和运营成本，为用户带来更好的使用体验和经济效益。
功能设计
采用双机UART通信，基于实际环境，采用Protues软件仿真效果
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图
程序
#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit beep = P1^7;
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;
uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;
#include "lcd1602.h"
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void write_74hc595(unsigned int num)
{
int i;
ST = 0;
for(i=0; i<16; i++)
{
SH = 0;
if (num & 0x0001)
{
DS = 1;
}
else
{
DS = 0;
}
SH = 1;
num >>= 1;
}
ST = 1;
}
unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
int i;
unsigned int ret=0;
if (num > 16)
return 0xFFFF;
for(i=0;i<num;i++)
{
ret |= 1<<i;
}
return ret;
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
init_1602();
write_string(1,0,"Jin: Chu:");
write_string(2,0,"Car: P:");
write_sfm2(1,4,num_jin);
write_sfm2(1,12,num_chu);
write_sfm2(2,4,num_car);
write_sfm2(2,12,16-num_car);
write_74hc595(0);
while(1)
{
key();
}
}
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目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ1928499906
