论文总字数：19098字

摘 要

随着科技的发展，智能化控制技术逐渐进入人们的生活，嵌入式技术的应用广泛投入市场，人们的视线开始投向能够改善人类生活的一些技术应用。在人们生活中无处不在的电梯，其内部空间狭小且密闭，因此它内部的温度、湿度等环境参数可以利用嵌入式技术进行动态监控和调节，从而增加乘坐的舒适度。

本文设计是基于STM32F103VET6的电梯环境动态监控系统的终端设计，主要是运用嵌入式技术对电梯这类密闭空间的环境状态进行监控和调节。本设计考虑到最终系统的成本、功耗、体积等方面，采用低成本、低功耗的STM32作为主控模块，降低系统负荷。配置合适的传感器，采集温度、湿度、空气中PM2.5浓度代表当前电梯的环境状态，选用小尺寸TFT-LCD液晶模块显示相关指数。通过本设计，我们可以通过液晶显示屏幕，实时的获得当前电梯内部环境的温度、湿度、PM2.5灰尘浓度状况，从而可以进行动态的环境改善。

关键词：STM32；嵌入式技术；环境监控

Abstract

With the development of science and technology, intelligent control technology has gradually entered people's lives. The application of embedded technology has been widely put into the market. People's attention has begun to be directed to some technical applications that can improve human life. The ubiquitous elevator in people's lives has a narrow and closed internal space, so its internal parameters such as temperature and humidity can be dynamically monitored and adjusted using embedded technology, thereby increasing the riding comfort.

The design of this paper is based on the terminal design of the dynamic monitoring system of elevator environment based on STM32F103VET6, which mainly uses embedded technology to monitor and adjust the environmental status of the enclosed space such as elevator. This design takes into account the cost, power consumption, volume and other aspects of the final system, using low-cost, low-power STM32 as the main control module to reduce system load. Configure a suitable sensor to collect the temperature, humidity, and PM2.5 concentration in the air to represent the current environmental status of the elevator, and select a small-size TFT-LCD liquid crystal module to display the relevant index. Through this design, we can obtain the current temperature, humidity and PM2.5 dust concentration status of the current internal environment of the elevator through the LCD display screen in real time, so that dynamic environmental improvement can be carried out.

Key Words：STM32; Embedded technology; Environmental monitoring

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究目的及意义 3

1.4 论文结构安排 3

第2章 总体设计 5

2.1 环境监控设计概述 5

2.1.1 设计问题 5

2.1.2 设计要求 5

2.1.3 设计概述 5

2.2 环境监控最终设计 6

2.2.1 硬件设计 6

2.2.2 软件设计 7

第3章 硬件设计 8

3.1 核心控制模块 8

3.2 传感器模块 9

3.2.1 温湿度传感器 9

3.2.2 灰尘传感器 11

3.3 液晶显示模块 13

3.4 本章小结 15

第4章 软件设计 16

4.1 开发软件MDK5 16

4.2 各模块软件设计 17

4.2.1 温湿度传感器模块 17

4.2.2 灰尘传感器模块 18

4.2.3 液晶显示模块 18

4.3 本章小结 19

第5章 系统测试 20

5.1 调试过程 20

5.1.1 液晶显示模块 20

5.1.2 温湿度监测模块 20

5.1.3 灰尘监测模块 21

5.2 本章小结 22

第6章 结论 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着时代与科技的发展，各种新技术被广泛应用来提高人们的生活质量。嵌入式技术作为一种新型技术，它的发展使嵌入式系统的体积更小、功耗更低。该技术与互联网技术的紧密结合极大的改善了人们的日常生活条件。比如，由于现代人们经常会乘坐电梯，电梯内部的舒适性就较为重要。由于电梯内部空间狭小且密闭，其内部的温度、湿度等环境参数可以利用嵌入式技术进行监控和调节，大大的提高人们乘坐的舒适性。

嵌入式计算机系统是集硬件、软件为一体的独立专用计算机系统，它体积小、功耗低、功能强大，且专门面向用户的特定需求。目前，嵌入式系统在社会生活的各个方面得到了广泛的应用，包括但不限于信息通信、日常起居、军事工业、工业生产、环境监测等各个领域。其中，嵌入式系统在家庭智能化管理和室内环境的监控方面的应用与人们的生活息息相关。

1.2 国内外研究现状

现代计算机可分为两大类。如今，人们日常生活中通常所用的笔记本电脑、台式机等计算机被划分为通用计算机。通用计算机体积大，功能全，需要面对大量数据，主要应用于高速而精确的数值计算。与之相对的另一种计算机被称为嵌入式计算机。嵌入式计算机体积小，功能强，应用上相当于用户定制类的产品。

计算机的发展历经如下几个阶段：

1）1946第一台计算机在美国诞生，此阶段的计算机为电子管数字机。这一阶段的计算机以真空电子管为逻辑元件，采用机器语言和汇编语言，拥有庞大的体积和昂贵的成本。此时，计算机刚刚诞生，生产出的计算机业主要应用于进一步的研究，其高昂的价格和巨型的占地面积使其根本不可能应用于人们的家庭生活，甚至不可能大量应用于工业生产中。

2）1958年开始，这一阶段的计算机出现了操作系统，开始向软件编译等领域靠拢。体积较前一代缩小了很多，功耗降低，计算速度也大大加快。

3）1964年开始，第三代的计算机为中小规模集成电路数字机。这一代的计算机成本和售价都大大降低，体积进一步缩小，计算能力显著提高。将近二十年过去，这一代的计算机相比前两代有了飞跃式的发展，同时其的应用前景也被越来越多的人看好。随着生产和研究的工作进一步进行，计算机也即将迎来突破式的革新换代。

4）1970年开始直到今天，这一阶段的计算机为第四代，这时候的计算机已经是大规模集成电路机了。自1971年美国INTEL公司推出了世界第一款微处理器后，微型计算机，也即是嵌入式计算机应运而生。自此，嵌入式系统正式面世，人类的生产和生活随之步入了全新的阶段。

早期，人们试图通过改装通用计算机来实现嵌入式应用。但是通用计算机侧向于一个整体，无法嵌入到各个对象系统中，因此通用计算机的嵌入式发展受限，无法像人们的想象那样应用到家电仪表等设备中，因而无法推广使用。因此，一个新的计算机分支诞生了，与通用计算机相对比，这类计算机放弃了大型的体积和海量高速的计算模式，拥有和通用计算机完全不同的形态，从而主要侧向于对象的智能化控制。为了作出区别，人们把曾经应用于高速计算的计算机称之为通用计算机，新出现的可用于嵌入式智能控制的计算机称之为嵌入式计算机。自此，计算机系统开始了两大分支并行发展的时代^[1]。

现代计算机技术的并行前进推动了人类社会全面智能化的发展。嵌入式系统与通用计算机系统拥有截然不同的发展方向。通用计算机系统，主要需要面对大量数据，应用于高速而精确的数值计算，其技术发展是面向海量存储。而嵌入式计算机系统主要面向用户定制类的产品，强调对对象的智能化控制，其技术发展方向强调控制能力的可靠性和面对对象的嵌入性能^[2]。

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