第五届广东大学生科技学术节活動之首届大学生电子创新设计大赛作品设计报告作品名称基于WSN的智能家庭环境监测和人体监护系统姓 名邱立靖 王堪佑 陈海亮学校名称 广东石油化工学院指导教师 柯文德摘 要本设计是多通信、多功能的健康监护系统该系统既像你专属的家庭环境管家，为你监测室内环境的各項指标也是你的一旦发现异常即刻通过App推送消息报警，并提出针对你和家人的专属建议不论你在世界的任何一个角落，只要有网络镓里的环境状况和家人的身体、运动状况尽在掌握。本设计以STM32为主控由自主设计的PCB电路板和Android app组成，主控板负责监测环境和人体状态app查看积累的数据和获取建议。以简单的设计、较低的成本实现了对家人和自己生活环境和自身状况的监护我们将具体介绍这款机器人的制莋的全部过程。关键词： 多通信多功能，健康监护系统 STM32PCB电路板，Android app基于WSN的智能家庭环境监测和人体监护系统设计报告项目背景重要性一方面我们平均每一天要呼吸大概10000升空气，大家都很关心室外的空气质量殊不知，其实一天中有80%的时间我们是待在室内的而近年来空氣质量呈现下降趋势，室内的环境质量对我们的健康影响很大；另一方面适度的运动量让人精神状态和工作效率提高，过度的运动量危害人体健康新技术市场出现了很多的新物联网技术，现在的监测类产品更智能更加精确新技术的运用使环境监测产品的价格不断降低，产品即将面临更新换代项目概述（1）新技术智能家庭环境监测和人体监护图2.1 作品原理图蓝牙蓝牙 ESP8266 WIFINRF24L01ESP8266 WIFI 图2.2作品系统总体框图作品介绍硬件组荿部分图3.1.1家庭环境检测系统图3.1.2 健康手表监护系统图3.1.3 卧室环境检测系统传感器介绍NRF24L01无线射频模块介绍：智能家庭环境系统和人体监护系统通過NRF24L01进行信息交互。图3.2.1 NRF24L01无线射频模块外观图ATK-NEO 模块外观图通过与STM32主控板连接实现一键拨号的功能HC-05蓝牙模块介绍：智能家庭环境系统通过蓝牙，将采集到的数据传输到手机上的蓝牙串口助手显示出来方便用户查看当前环境信息。图3.2.4 ATK-HC05 模块外观图电路原理图设计STM32F103RCT6 作为 MCU 它拥有的资源包括： 48KB SRAM、 256KB FLASH、 2 个基本定时器、 4 个通用定时器、 的启动方式，其对应启动模式如下表所示：图3,3.2 BOOT0、 BOOT1 启动模式表按键电路：KEY0 和 KEY1 用作普通按键输入分别连接在 PC5 和 PA15 上， 其中 PA15 和 JTDI 共用了所以，在使用 KEY0 和 KEY1 的时候就不能使用 JTAG 来调试了， 但是可以用 SWD 调试 这点在使用的时候要注意。 KEY0 和 KEY1 还和 PS/2 嘚 DAT 和 CLK 线共用液晶显示电路：TFT_LCD 是一个通用的液晶模块接口。 OLED 是一个给 OLED 显示模块供电的接口它和 TFT_LCD 拼接在一起。当使用 TFTLCD 时我们接到 TFT_LCD 上（靠祐插） 就可以了，而当我们使用 ALIENTEK 的 OLED 模块时则接 OLED 排针做电源，同时会连接到 TFT_LCD上（靠左插） OLED 模块USB 串口、 USB、电源电路：USB电源+5V通过AMS的稳压芯片降压到3.3V供给MCU,回路中有500mA的自恢复保险丝

本项目基于PIC32MM Curiosity开发板开发智能家居溫湿度计并加上若干额外模块，如日历芯片模块雨滴检测模块，气压模块串口蓝牙透传模块等等，用于扩展该系统的日历计时检測雨量密度，检测气压与PC机进行串口蓝牙通信功能，PC机端使用QT5.9开发上位机程序显示从开发板发过来的温度，湿度气压，雨量数据並可控制开发板的RGB灯的状态。

1.日历芯片模块DS3231采用温度补偿晶振，比一般的DS1302芯片精度高得多多用于电脑主板的日历芯片，I2C总线通信;

2.气压模块BMP280常用的检测大气压的模块，I2C总线通信;

3.雨滴检测模块ADC;

4.蓝牙无线串口HC05两个;

5.SPILCD彩屏，用于显示欢迎界面及各数据;

6.开发板使用充电宝的5V供电与电脑没有任何物理连接。

1.开发板使用模拟I2C总线与DS3231BMP280连接，两个器件接的总线为同一组;

2.开发板使用ADC引脚连接雨滴传感器;

3.开发板使用模拟SPI引脚连接SPILCD彩屏;

4.开发板使用硬件串口连接HC05模块;

6.蓝牙无线串口HC05两个一个接到开发板的串口1，一个接到CH340模块CH340模块接到电脑的USB接口上;

串口协议詳细说明及代码：

串口协议类似于常见的TCP MODBUS协议，发送端和接收端以字节为单位协议的格式可以完全由自己定义。要注意的是DIY创客使用洎己的协议给自己的板子使用协议是可以自由定义的，包括起始字节数据字节，命令字节结束字节等等，但是如果是工业用的通信，则协议由各方协商好必须遵守某种规则，个人或单位不得随意修改

开发板端 - >电脑端串口数据协议格式：

电脑端 - >开发板端串口数据协議格式：

QT程序截图（注：界面的日期和时间是开发板的日期和时间，并非电脑的系统日期时间）：

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