一、项目功能概述

项目名称：基于图书馆环境的恒温恒湿控制系统设计

项目编号：dz-830

核心控制器：STM32F103C8T6 单片机

本系统集成了多种传感器与控制模块，实现对图书馆内部环境的智能化管理。主要功能如下：

• 采用三路 DHT11 温湿度传感器采集环境数据，计算平均值后进行判断：若温度超出设定范围，则启动加热或制冷设备；若湿度不达标，则执行加湿或除湿操作，并同步触发声光报警机制。
• 支持通过物理按键本地设置温湿度上下限阈值。当环境参数处于设定区间内时，允许手动开启或关闭加热、制冷、加湿和除湿功能。
• 集成人体热释电红外传感器，用于检测非参观区域是否有人进入，一旦发现异常即刻发出警报提示。
• 配备烟雾检测模块，实时监测空气中烟雾浓度，若超过安全阈值则立即启动声光报警系统。
• OLED 显示屏用于直观展示当前环境的温度、湿度、烟雾状态及相关系统运行信息。
• 内置 ESP8266 WIFI 模块，可将采集到的数据上传至手机终端。用户可通过手机远程设置温湿度阈值，并在条件允许时远程操控加热、制冷、加湿及除湿装置的开关状态。

二、系统结构设计说明

整个系统以 STM32F103C8T6 作为主控芯片，协同多个功能模块共同完成环境监控与自动调节任务。整体架构分为中控单元、输入单元和输出单元三大组成部分。

中控单元：由 STM32F103C8T6 构成，负责接收来自各输入模块的数据信号，经过逻辑分析与处理后，向输出模块发送控制指令。

输入模块包括：

1. 温湿度传感模块：获取当前环境中的温度与湿度数值，供系统进行调控决策。
2. 按键输入模块：用于设定温湿度上下限值，并提供本地手动控制接口。
3. 人体热释电传感器：检测特定区域内是否有人员活动，防止非法闯入。
4. 烟雾检测模块：持续监测空气中的烟雾含量，预防火灾隐患。
5. 电源供电模块：为整个系统稳定运行提供所需电能。

输出模块包括：

1. 继电器控制模块：驱动外部设备如风扇（通风）和水泵（灭火），实现物理干预。
2. 声光报警装置：在发生火灾、烟雾超标、温度异常或有人误入禁入区时发出警示。
3. 显示模块（OLED）：实时呈现温度、湿度、烟雾浓度及系统工作状态等关键信息。

此外，WiFi 通信模块可将现场数据上传至移动终端，支持远程参数配置与设备控制，提升系统的灵活性与可维护性。系统总体架构如图所示：

三、实物展示

单片机型号：STM32F103C8T6

PCB 板特征：绿色双层 PCB 板，厚度为 1.2mm，上下层均覆铜并接地，增强抗干扰能力。大部分元器件采用直插式封装，仅个别降压芯片使用贴片工艺。

供电接口：采用 TYPE-C 接口供电，兼容性强，连接方便。

四、电路原理图说明

设计软件版本：Altium Designer 2013

连线方式：采用网络标号方式进行电气连接，提高绘图清晰度与可读性。

注意事项：所提供的原理图为模块级引脚连接图，并未展示各模块内部的具体电路结构。

五、PCB 布局图说明

PCB 图由原理图导出，绝大部分元器件封装由设计者自行绘制，不对外提供独立封装库文件，仅提供完整连接的源工程文件。板子为双层结构，上下表面均覆铜接地，提升电磁兼容性能。

板中央设有项目编号标识，位置隐藏于单片机底座下方，安装完成后不可见，确保外观整洁。

六、程序代码片段展示

开发环境：Keil uVision5

软件架构上将逻辑控制程序与硬件驱动程序分离，分别存放于 main.c 文件与其他对应的 .c 源文件中，便于后期维护与功能扩展。

/**********************************
函数名：处理函数
传参值：无
返回值：无
**********************************/
void Manage_Function(void)
{
	if(display_num == 0)								  										//测量界面
	{
		if(temp_age > temp_max*10)																//温度大于设置最大值，制冷继电器闭合
		{
			RELAY_ZL = 1;
			RELAY_JR = 0;
			flag_temp = 0;
		}
		else if(temp_age < temp_min*10)													//温度小于设置最小值，加热继电器闭合
		{
			RELAY_ZL = 0;
			RELAY_JR = 1;
			flag_temp = 0;
		}
		else																										//温度处于设置的上下限值之间，两个继电器断开
		{
			if(flag_temp == 0)
			{
				RELAY_ZL = 0;
				RELAY_JR = 0;
			}
		}

		if(humi_age > humi_max*10)																//湿度大于设置最大值，除湿继电器闭合
		{
			RELAY_JS = 0;
			RELAY_CS = 1;
			flag_humi = 0;
		}
		else if(humi_age < humi_min*10)													//湿度小于设置最小值，加湿继电器闭合
		{
			RELAY_JS = 1;
			RELAY_CS = 0;
			flag_humi = 0;
		}
		else																										//湿度处于设置的上下限值之间，两个继电器断开
		{
			if(flag_humi == 0)
			{
				RELAY_JS = 0;
				RELAY_CS = 0;
			}
		}

		if(temp_age > temp_max*10 || temp_age < temp_min*10 || humi_age > humi_max*10 || humi_age < humi_min*10 || RT == 0 || SMOG_DO == 0)			//异常情况进行声光报警
		{
			if(time_num % 20 == 0)
			{
				ALERT = !ALERT;
			}
		}
		else
		{
			ALERT = 0;
		}
	}
	else																											//设置界面，关闭继电器及声光报警
	{
		RELAY_ZL = 0;
		RELAY_JR = 0;
		RELAY_JS = 0;
		RELAY_CS = 0;
		ALERT = 0;
	}
	
	if(flag_finish_5s == 1)																		//5秒上传一次数据
  {
    flag_begin_5s = 0;
    Aliyun_Send_Data();
    flag_begin_5s = 1;
  }
}