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编号：
T1532310M
设计简介：
本设计是工业现场设备的监控系统，主要实现以下功能：
通过温湿度传感器检测温湿度，湿度过高时风扇自动打开
通过声音传感器检测噪音
通过振动传感器检测是否有振动
通过oled显示采集到的数据
通过按键设置阈值，超过设定值的时候，要进行报警
通过WiFi连接手机APP,实现远程监控
电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、声音传感器（Vibr atlon Motor），振动传感器（SW-420）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：风扇（继电器），蜂鸣器
人机交互：独立按键，WiFi模块（ESP8266）
标签：STM32、OLED12864、DS18B20、3144E、MX1508、SU-03T
题目扩展：智能环境监测系统、基于单片机的智能排风扇系统、基于物联网的家庭安全监测系统
工业现场设备的监控系统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：
中控部分概述：
中控部分以STM32单片机为核心，扮演着整个监控系统的“大脑”角色。它负责接收来自输入部分的各种传感器数据，如温度、湿度、声音、振动等，以及用户通过独立按键设置的阈值。在接收到这些数据后，STM32单片机进行内部处理，包括数据校验、阈值比较等，然后根据处理结果控制输出部分执行相应的操作。
输入部分概述：
- DS18B20温度采集模块：用于精确测量当前环境的温度值，并将数据发送给STM32单片机。
- 声音检测模块：通过麦克风捕捉环境中的声音信号，转换为电信号后发送给单片机，用于评估噪音水平。
- 震动传感器：监测环境中的振动情况，当检测到振动时，向单片机发送信号。
- DHT11温湿度传感器：同时测量温度和湿度，提供更为全面的环境参数信息。
- 独立按键：用户通过按键进行界面切换、设置温湿度/噪音和振动的阈值等操作，实现与系统的交互。
- 供电电路：为整个系统提供稳定可靠的电源，确保各模块正常工作。
输出部分概述：
- OLED显示屏：实时显示系统名称、温湿度/噪音和振动值及其阈值等信息，提供直观的视觉反馈。
- 继电器控制输出：根据STM32单片机的指令，控制外接风扇的开关，实现排湿功能。
- 蜂鸣器：当温湿度/噪音超过设定的阈值，或振动标志位为1时，蜂鸣器发出报警声，提醒用户注意。
- ESP8266 WIFI模块：通过WIFI连接云平台，将采集到的数据上传至云端进行存储和分析，同时允许用户通过云平台设置阈值，实现远程监控和管理。
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OLED显示模块，现在板子上焊上一个４Pin排母，然后直接将OLED显示屏插在排母上。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。第四部分是WIFI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。第五部分是三个独立按键，第六部分是蜂鸣器模块，第七部分是语音模块，焊接方法同上。第八部分是温湿度传感器，直接焊在板子上。第九部分是一个继电器。图5-1为焊接完的整体实物图：
图5-1电路焊接总图
5.2 上电显示测试
单片机上电后，OLED屏幕会显示当前的温度，湿度，噪音强度和振动强度如图5-2所示，
图5-2上电显示图
5.3 设置温度阈值实物测试
如图5-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置温度阈值”，按第二个按键，温度阈值+1；按第三个按键，温度阈值-1。
图5-3设置温度阈值实物图
5.4 设置湿度阈值实物测试
如图5-4所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置湿度阈值”，按第二个按键，湿度阈值+1；按第三个按键，湿度阈值-1。
图5-4设置湿度阈值实物图
5.5 WIFI模块联网实物测试
如图5-5所示，当我们连接上手机热点或者是2.4GHｚ的WIFI后，我们就可以在手机APP端查看实时数据。
图5-5WIFI模块联网实物图
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WIFI模块的串口虚拟终端、一个震动传感器、一个模拟风扇的继电器、噪音传感器。
图6-1 仿真设计总图
6.2上电显示仿真测试
如图6-2所示，上电后屏幕会显示当前的温度湿度噪音和震动强度。
图6-2上电显示仿真图
6.3 设置温度阈值仿真测试
如图6-3所示，第一次按下第一个按键后，屏幕显示“设置温度阈值”，按第二个按键，温度阈值+1；按第三个按键，温度阈值-1。
图6-3设置温度阈值仿真图
6.4 设置湿度阈值仿真测试
如图6-4所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置湿度阈值”，按第二个按键，湿度阈值+1；按第三个按键，湿度阈值-1。
图6-3设置湿度阈值仿真图
6.5 设置噪音阈值仿真测试
如图6-4所示，第三次按下第一个按键后，屏幕显示“设置噪音阈值”，按第二个按键，噪音阈值+1；按第三个按键，噪音阈值-1。
图6-4设置噪音阈值仿真图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
本论文详细介绍了基于单片机的工业现场设备监控系统的设计与实现。该系统通过集成多种传感器和控制模块，实现了对工业现场设备的实时监控和智能化管理。系统的主要功能包括通过温湿度传感器检测环境温湿度，湿度过高时自动开启风扇；通过声音传感器检测噪音水平；通过振动传感器检测设备是否存在异常振动；通过OLED显示屏实时显示采集到的数据；通过按键设置阈值，当数据超过设定值时进行报警；并通过WiFi模块连接手机APP，实现远程监控和数据传输。
在设计过程中，我们首先对系统的硬件部分进行了详细的设计和选型，包括单片机、温湿度传感器、声音传感器、振动传感器、OLED显示屏、按键和WiFi模块等。随后，我们进行了软件部分的开发，通过编写嵌入式C语言程序，实现了各个模块的初始化、数据采集、信号处理和控制逻辑。在系统调试阶段，我们通过多次实验和测试，确保了系统的稳定性和可靠性。
通过本设计，我们不仅实现了对工业现场设备的实时监控，还提高了设备的安全性和可靠性。自动调节风扇的功能使得系统能够根据环境湿度自动调整风扇状态，有效防止设备因湿度过高而受损。声音和振动传感器的集成，使得系统能够及时发现设备的异常状态，并通过报警功能提醒操作人员进行处理。OLED显示屏的实时数据显示功能，使用户能够直观地了解当前的设备状态。WiFi模块的集成，使得用户可以通过手机APP远程监控设备状态，提高了系统的灵活性和便捷性。
综上所述，本设计通过集成多种传感器和控制模块，实现了工业现场设备监控系统的多功能集成和智能化管理。该系统不仅具有较高的实用价值，还为工业自动化领域的发展提供了新的思路和方向。未来，我们将继续优化系统的性能，扩展更多的功能，以满足工业现场设备监控的多样化需求。
关键词：工业现场设备监控；单片机；温湿度传感器；声音传感器；振动传感器；OLED显示屏；WiFi模块；远程监控
字数：11000+
目录：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
本设计采用基于单片机的工业现场设备监控系统，主要通过集成温湿度传感器、声音传感器、振动传感器、OLED显示屏、按键和WiFi模块，实现对工业现场设备的实时监控和智能化管理。系统通过温湿度传感器检测环境温湿度，湿度过高时自动开启风扇；通过声音传感器检测噪音水平；通过振动传感器检测设备是否存在异常振动；通过OLED显示屏实时显示采集到的数据；通过按键设置阈值，当数据超过设定值时进行报警；并通过WiFi模块连接手机APP，实现远程监控和数据传输。系统设计方案简洁高效，能够满足工业现场设备监控的多样化需求。
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 通信模块的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
在论文的整体系统设计分析中，首先明确了系统的功能需求和性能指标，通过模块化设计将系统划分为数据采集、数据处理、用户交互和系统管理等子模块。数据采集模块负责实时获取传感器数据，数据处理模块采用先进的算法进行数据分析和处理，用户交互模块提供友好的界面供用户操作和监控，系统管理模块确保系统的稳定运行和安全性。各模块之间通过标准接口进行通信，确保系统的可扩展性和可维护性。通过集成测试和性能优化，系统能够高效、稳定地运行，满足实际应用需求。
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 WIFI模块
3.5 DHT11传感器检测温湿度
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 上电显示测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 设置湿度阈值实物测试
5.5 WIFI模块联网实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2上电显示仿真测试
6.3 设置温度阈值仿真测试
6.4 设置湿度阈值仿真测试
6.5 设置噪音阈值仿真测试
结 论
参考文献
致 谢
