设计摘要：

本设计以STM32单片机为核心控制器，构建了一个基于LORA技术的环境监测系统。该系统分为从机和主机两部分，通过LORA模块实现高效、稳定的数据传输。从机部分负责环境参数的实时采集，包括PH值、空气质量、土壤湿度、PM2.5、甲醛和CO2浓度、光照强度、大气压强、温湿度等。这些数据通过多种高精度传感器获取，并通过LORA模块传输至主机。主机部分负责接收从机数据，并通过OLED显示屏实时显示各项参数值，同时具备声光报警功能，当检测值超过预设阈值时触发报警，确保环境异常情况能够及时被发现和处理。此外，主机还通过WIFI模块将数据上传至云端，实现远程监控和数据分析，便于用户随时随地了解环境状况，并进行长期数据存储和趋势分析。
本系统设计具有高度的实用性和扩展性，适用于多种环境监测场景，如农业、工业、城市环境监测等。通过集成多种传感器和先进的通信技术，本系统能够提供全面、准确的环境数据，帮助用户及时采取措施，保障环境质量和安全。

关键词: STM32单片机, LORA, 环境监测, 传感器, 数据传输, 声光报警, WIFI, 远程监控

字数：11000+

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

2.2 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

3.3 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 从机主函数流程设计

图4-7　从机主函数流程图

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各项值检测测试

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快速发展，环境污染问题日益严重，对人类健康和生态系统造成了严重影响。为了有效监测和管理环境质量，环境监测技术得到了广泛关注和应用。传统的环境监测方法通常依赖于人工采样和实验室分析，这种方法不仅耗时耗力，而且难以实现实时监测和远程监控。因此，开发一种高效、实时、远程的环境监测系统具有重要的现实意义。近年来，物联网（IoT）技术的快速发展为环境监测提供了新的解决方案。通过集成传感器、无线通信和数据处理技术，可以实现对环境参数的实时采集、传输和分析。STM32单片机作为一种高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各种嵌入式系统中。LORA（Long Range）技术作为一种低功耗、长距离的无线通信技术，特别适合于环境监测等需要远距离数据传输的应用场景。通过集成多种高精度传感器，本系统能够实时采集环境参数，如PH值、空气质量、土壤湿度、PM2.5、甲醛和CO2浓度、光照强度、大气压强、温湿度等。实时监测有助于及时发现环境异常，采取相应的措施。通过LORA和WIFI模块，本系统能够实现数据的远程传输和监控。用户可以通过手机或电脑随时随地查看环境数据，便于远程管理和决策。系统通过WIFI模块将数据上传至云端，便于长期数据存储和分析。通过对历史数据的分析，可以了解环境变化趋势，为环境管理和决策提供科学依据。系统具备声光报警功能，当检测值超过预设阈值时触发报警，确保环境异常情况能够及时被发现和处理，保障环境质量和安全。本系统设计具有高度的实用性和扩展性，适用于多种环境监测场景，如农业、工业、城市环境监测等。通过集成多种传感器和先进的通信技术，本系统能够提供全面、准确的环境数据，帮助用户及时采取措施，保障环境质量和安全。综上所述，本设计以STM32单片机为核心控制器，结合LORA和WIFI技术，构建了一个高效、实时、远程的环境监测系统，具有重要的实际意义和广泛的应用前景。

1.2 国内外研究现状

国内外在环境监测领域的研究已经取得了显著进展。在国外，美国、欧洲和日本等发达国家在环境监测技术方面处于领先地位。美国国家环境保护局（EPA）通过部署大量的环境监测站点，实现了对空气质量、水质和土壤质量的全面监测。欧洲的欧盟环境监测网络（EMEP）则通过跨国的合作，实现了对大气污染物和温室气体的监测。日本的环境省则通过先进的传感器技术和数据分析方法，实现了对城市环境质量的实时监测和预警。在国内，随着国家对环境保护的重视，环境监测技术也得到了快速发展。中国环境监测总站通过建设国家环境监测网络，实现了对全国主要城市和重点区域的空气质量、水质和土壤质量的监测。此外，国内的一些高校和科研机构也在环境监测技术方面进行了深入研究，如清华大学、北京大学和中国科学院等，他们在传感器技术、数据处理和分析方法等方面取得了重要成果。近年来，随着物联网和大数据技术的发展，国内外在环境监测领域的研究也逐渐向智能化和网络化方向发展。通过集成多种传感器和先进的通信技术，可以实现对环境参数的实时采集、传输和分析，为环境管理和决策提供科学依据。综上所述，国内外在环境监测领域的研究已经取得了显著进展，但仍需进一步研究和开发高效、实时、远程的环境监测系统，以应对日益严峻的环境问题。

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：

通过Lora模块实现主从机通信

主机通过Lora模块获取从机信息，当超过阈值进行声光报警

主机通过按键设置阈值，oled显示屏显示获取的信息

主机通过WiFi模块进行远程监控

从机通过温湿度传感器获取空气温湿度

从机通过土壤湿度传感器获取土壤湿度

从机通过PH传感器获取土壤湿度ph值

从机通过SGP30传感器获取甲醛和二氧化碳

从机通过空气质量传感器获取空气质量

从机通过pm2.5传感器获取pm2.5值

从机通过气压传感器获取气压

从机通过光敏电阻获取光照