基于云与stm32通风系统的设计与实现

摘要：本文是基于OneNET云平台与STM32单片机设计的一种智能通风系统。外部设有温湿度传感器采集温湿度数据，并可上传到OneNET云平台进行显示，以此实现对温湿度的实时监测。可以通过设置温湿度阈值，判断是否可以开启通风模块进行通风。当温度与湿度过高时自动打开通风模块进行通风，并在云平台显示当前状态，而当温湿度低于阈值下限时自动关闭通风模块停止通风。并且在云平台也可以手动打开或关闭开关进行远程控制此通风系统。

关键词：云平台，通风系统，温湿度监控

1引言

随着科技的进步和经济的发展规模的不断壮大，在工业生产、农业生产以及公共场合中，需要进行通风等。目前国内大部分通风率仍然处在一个很低的水准，市场仍然被手动机械通风系统占据。致使室内空气质量恶化，在工业与农业方面造成经济损失，甚至在密闭的工业实施厂所使得人员健康受到损害。尤其在矿井，大棚温室，养殖业等领域，原本的通风设施已不能满足需求。因此，随着科技的进步与物联网的飞快发展，智能通风系统必定逐渐取代自然通风和手动通风系统。所以我们有必要设计一个智能通风系统来改善我们生活与工作时的室内通风情况。本课题是实现一个基于中国移动云平台和STM32单片机的通风系统。该系统可以根据室内温湿度自动打开进行通风，当温湿度恢复正常时自动关闭。使用者也可在手机云平台进行远程控制通风系统的开关，实现了智能化与自动化控制。

2系统整体设计

本系统以物联网技术作为基础，设备通过API接口接入OneNET云平台，进行数据的存储与应用，利用PC端进行远程控制通风模块。因此为实现以上功能要求，系统整体结构由硬件终端，OneNET云平台与应用端三部分组成。系统的总体设计结构如图1所示。

系统功能主要由两部分组成。第一部分功能是系统硬件端通过EDP协议接入OneNET云平台，温湿度传感器收集到温湿度数据传递给主控芯片，然后主控模块通过控制算法对数据进行计算，向通风模块下达控制命令。同时主控模块将数据通过无线通信模块传输给OneNET云平台。另外一部分功能是第二个核心功能是PC端网页作为系统应用端与 OneNET平台连接，实时显示温湿度数据和通风模块的工作状态。同时应用端还设计了开关进行远程控制。

3系统硬件概述

本系统硬件设计部分采用嵌入式技术，硬件部分系统主控芯片选用STM32F103CBT6单片机，外部设有SHT20温湿度传感器，ESP8266 Wifi模块以及通风模塊。硬件结构连接如图2所示。

系统连接电源以后，主控模块控制其它各个模块初始化，传感器采集温湿度数据传输给主控模块，随后将其传递给 ESP8266Wifi 模块。Wifi 模块与 OneNET云平台连接，将数据上传到平台与PC端网页实时显示。主控模块内部判断温湿度是否达到阈值，如果温度或湿度高于阈值上限，启动通风模块。若温度或湿度低于阈值下限，自动关闭通风模块。

4系统的软件概述

本系统的软件主要包括主程序、温湿度程序和连接Onenet云等，主要部分介绍如下。

主程序是单片机程序的中心部分，是最先执行的部分，它能够调用子程序，但是任意子程序不会调用主程序。单片机上电后，首先对定时器，串行通用接口，外围硬件等进行初始化，利用蜂鸣器鸣叫的提示来判断成功接入Onenet，接下来添加if语句执行while（1）死循环函数，在此函数中先采集温湿度数据，然后调用ESP8266，将温湿度数据上传至云平台显示并判断是否进行通风。

温湿度传感器软件设计，通过温湿度传感器对环境进行感知检测，进行温湿度计算后，将检测到的数据传送到STM32芯片处理。然后自动判断是否进行通风。具体过程包括包括SHT20复位，SHT20读取寄存器，检查数据正确性，温湿度计算，测量温湿度和获取温湿度数据六个步骤。限于篇幅仅给出湿度计算代码，如下图3所示。

5整体测试与总结

本系统是基于云平台与STM32的通风系统.系统整体测试主要是测试传感器能否采集温湿度数据并上传至云平台进行实时显示，测试云平台能否远程控制通风设备以及通风系统能否自动触发等的测试。经过测试，各模块工作正常，通风系统在温度与湿度过高时自动打开通风模块进行通风，并在云平台显示当前状态，而当温湿度低于阈值下限时自动关闭通风模块停止通风。并且在云平台也可以手动打开或关闭开关进行远程控制此通风系统。如图4所示。

赵晖山东理工大学计算机科学与技术学院（赵晖女山东淄博人  1973-）

研究方向：网络与数据通信