基于LoRa网的环境监测系统设计-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-089-LW
设计摘要：
本设计基于LoRa网络实现了一种基于LoRa网的环境监测系统。该系统主要由主机和从机两部分组成，通过LoRa网络实现主机与从机之间的数据传输。从机负责监测CO2浓度、空气温度湿度和PM2.5浓度，并在超过设定阈值时进行报警。主机通过WIFI连接手机，用户可以在手机上实时查看监测数据并设置阈值。此外，系统还提供了按键切换界面设置阈值的功能。
该环境监测系统采用STM32作为主控芯片，并配备了LoRa模块、WIFI模块和OLED显示屏。从机与主机具有相同的硬件配置，从机通过传感器实时监测环境参数，并将数据通过LoRa模块传输给主机。主机通过WIFI模块连接手机，用户可以通过手机应用程序实时查看监测数据和设置阈值。OLED显示屏用于显示当前的监测数值和报警信息。此外，主机还配备了按键，用户可以通过按键切换界面和设置阈值。
经过实验验证，该环境监测系统能够准确地监测CO2浓度、空气温度湿度和PM2.5浓度，并在超过设定阈值时进行报警。主机与从机之间的数据传输稳定可靠，用户可以通过手机应用程序实时查看监测数据并进行阈值设置。该系统具有无线传输、低功耗和长距离通信等优势，适用于各种环境监测场景。
总结起来，该基于LoRa网络的环境监测系统具有实用性和可靠性，并具备广阔的应用前景。通过LoRa网络的无线传输，可以实现远距离的环境监测，适用于室内空气质量监测、工业环境监测等领域。用户可以通过手机应用程序方便地查看监测数据，并根据实际需求设置阈值，及时采取相应的措施。该系统的实验结果表明，监测数据准确可靠，数据传输稳定，用户操作简便。因此，该环境监测系统具有实际应用和推广的潜力。
关键词：LoRa网络，环境监测系统，CO2浓度，空气温度湿度，PM2.5浓度，WIFI连接，OLED显示屏，阈值设置
字数：11000+
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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
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 温湿度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STM32F103C8T6单片机
3.2.2复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DHT11传感器检测温湿度模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主机主程序流程设计
4.3 主机按键函数流程设计
4.4 主机显示函数流程设计
4.5主机处理函数流程设计
4.6 从机主程序流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 环境监测系统实物测试
5.3 设置阈值测试
5.4WIFI测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2按键设置阈值测试
6.3甲醛检测测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着工业化和城市化的不断发展，环境污染和空气质量问题日益严重。人们对于环境质量的关注度也逐渐提高，对于实时监测和管理环境参数的需求也越来越迫切。因此，设计和开发一种基于LoRa网络的环境监测系统具有重要的背景和实际意义。
首先，该系统利用LoRa网络实现远距离的数据传输。相比于传统的无线传输技术，LoRa网络具有更长的传输距离和更低的功耗。这使得环境监测系统可以覆盖更广阔的区域，例如室内空气质量监测、城市环境监测等。LoRa网络的低功耗特性也使得系统能够长时间运行，减少了维护和更换电池的频率，降低了使用成本。
其次，该系统可以实时监测多个环境参数，如CO2浓度、空气温度湿度和PM2.5浓度等。这些参数对于评估环境质量和人体健康具有重要意义。通过实时监测这些参数，可以及时发现和解决环境污染问题，保障人们的健康和安全。
此外，该系统还具有用户友好的界面和便捷的操作方式。用户可以通过手机应用程序实时查看监测数据，并根据实际需求设置阈值。当环境参数超过设定阈值时，系统会触发报警，提醒用户采取相应的措施。这种实时的监测和报警功能，可以帮助用户及时应对环境问题，保护自己和周围人的健康。
最后，该系统的实际意义在于提供了一种简单、可靠且低成本的环境监测解决方案。通过LoRa网络的无线传输和低功耗特性，该系统适用于各种环境监测场景，包括家庭、办公室、学校、工厂等。它可以帮助人们实时了解环境质量，采取相应的措施来改善环境，提高生活质量和工作效率。
综上所述，设计和开发基于LoRa网络的环境监测系统具有重要的背景和实际意义。它可以提供远距离的数据传输，实时监测多个环境参数，提供用户友好的界面和便捷的操作方式，同时具备低成本和广泛的应用前景。这将为环境保护和人们的健康提供有力的支持和保障。
1.1 国内外研究现状
在环境监测领域，国内外已经有许多研究和应用案例，以下是一些相关的研究现状：
国内外的环境监测技术研究已经取得了一定的成果。例如，传统的环境监测方法包括使用传感器进行实时监测，使用气象站进行气象参数的监测等。此外，还有一些新兴的技术应用于环境监测，如无人机、遥感技术等。
在无线传输技术方面，LoRa网络作为一种低功耗广域网技术，已经在环境监测领域得到了广泛应用。国内外的研究者们利用LoRa网络实现了远距离的环境数据传输，包括空气质量监测、水质监测等。在环境监测系统方面，许多国内外的研究者开发了基于传感器和无线通信技术的环境监测系统。这些系统可以实时监测环境参数，并通过无线网络传输数据。一些系统还提供了数据可视化和远程监测功能，方便用户实时查看监测数据和进行远程控制。在移动应用方面，国内外的研究者们开发了许多手机应用程序用于环境监测。这些应用程序可以与环境监测设备进行连接，实时获取环境数据，并提供数据可视化和报警功能。用户可以通过手机应用程序方便地查看环境质量和采取相应的措施。
总体来说，国内外在环境监测领域的研究已经取得了一定的进展。不同的研究者和机构通过各种技术手段，开发了多种环境监测系统和应用。这些研究和应用为环境保护和人们的健康提供了重要的支持和保障。然而，仍然存在一些挑战和问题，例如传感器的准确性、数据传输的稳定性等。因此，还需要进一步的研究和改进，以提高环境监测系统的性能和可靠性。
1.3 课题主要内容
本设计是基于LoRa网的环境监测系统设计，主要实现以下功能：
1，分为主从机两部分，主从机间通过lora进行数据的传输；
2，从机检测co2、空气温度湿度和pm2.5，超过阈值进行报警；
3，主机通过WIFI连接手机，可在手机上查看数据和设置阈值；
4，可通过按键切换界面设置阈值；
