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【proteus仿真】基于 STM32+DHT11 温湿度监测系统 Proteus 仿真设计

一、项目概述

本项目基于 STM32F103C8T6 单片机作为主控,搭配 DHT11 数字温湿度传感器,搭建一套温湿度实时采集、本地显示、状态指示、超限报警以及 WiFi 上传的监测系统。在 Proteus 中完成电路仿真,可实现环境温湿度采集、OLED 屏幕本地显示、LED 状态灯提示、蜂鸣器报警,同时通过 ESP8266 将数据发送至串口虚拟终端,适合嵌入式课程设计、毕设入门项目。

系统功能清单

  • 温湿度采集:DHT11 传感器实时采集环境温度、湿度数据,单总线通信,硬件接线简单。
  • OLED 本地显示:0.96 寸 I2C OLED 屏幕实时刷新当前温度、湿度数值。
  • LED 状态指示:绿灯为系统正常运行指示灯;红灯作为超限告警指示灯。
  • 蜂鸣器报警:当温湿度超出设定阈值时,三极管驱动蜂鸣器发出报警提示。
  • ESP8266 数据上传:通过 ESP8266 WiFi 模块,把采集到的温湿度数据串口输出,虚拟终端可实时打印监测日志,预留上位机 / 网页远程查看扩展接口。
  • 二、硬件电路方案(Proteus 原理图解析)

    整体电路分为主控单元、采集单元、显示单元、声光报警单元、WiFi 通信单元5 个部分:

  • STM32F103C8T6 主控:系统核心,负责 DHT11 数据读取、OLED 驱动、阈值判断、IO 控制、串口数据转发。
  • DHT11 温湿度传感器:PB15 引脚作为单总线数据引脚,上拉电阻保证通信稳定,输出温度、湿度整数数据。
  • OLED 显示屏:I2C 接口,挂载在 STM32 对应 I2C 引脚,用于实时展示温湿度,图中预设阈值:温度上限 30℃、湿度上限 70%。
  • LED 指示灯电路
    • 绿灯 D3:系统上电正常运行常亮;
    • 红灯 D2:温湿度超过阈值时点亮告警。
  • 蜂鸣器报警电路:PA13 引脚串联限流电阻驱动 NPN 三极管 Q2,三极管控制有源蜂鸣器,超限后蜂鸣器鸣响。
  • ESP8266 WiFi 模块:串口和 STM32 相连,采集的温湿度数据通过串口转发到 Virtual Terminal 虚拟终端,在仿真界面打印字符串日志,可后续拓展连接云平台。
  • 仿真截图可以看到:当前采集温度 28℃,湿度 72%;湿度 72% 已经大于设定阈值 70%,触发告警逻辑,串口持续打印温湿度监测信息。

    三、软件设计思路

    1. 程序整体框架

    系统初始化 → DHT11读取温湿度 → OLED刷新显示 → 阈值判断
    → 正常:绿灯常亮,红灯熄灭,蜂鸣器关闭
    → 超限:红灯点亮,蜂鸣器报警
    → 串口发送数据给ESP8266 → 循环

    2. 主要驱动模块

    • DHT11 单总线驱动:实现起始信号、等待应答、数据位读取,解析温度、湿度;
    • I2C-OLED 驱动:字符显示、数字刷新;
    • GPIO 驱动:LED、蜂鸣器 IO 口配置;
    • USART 串口驱动:和 ESP8266 通信,打印温湿度数据。

    3. 阈值逻辑示例

    设定阈值:温度>30℃ 或者 湿度>70%,触发声光报警。 当前仿真数据湿度 72%>70%,满足报警条件。

    四、Proteus 仿真效果

  • 上电后 OLED 屏幕显示当前温湿度与告警阈值;
  • DHT11 采集环境参数,实时更新;
  • 参数正常:绿灯亮,红灯灭,蜂鸣器不响;
  • 温湿度超出阈值:红灯点亮,蜂鸣器响起;
  • Virtual Terminal 窗口持续输出温湿度字符串,ESP8266 模块完成数据转发。
  • 五、项目拓展方向

  • 更换 DHT22 传感器,提升温湿度测量精度;
  • ESP8266 接入阿里云 / ESPHome,实现网页端远程查看;
  • 增加 SD 卡模块,实现温湿度数据本地存储;
  • 增加按键,支持现场修改报警阈值;
  • 增加实时时钟 RTC 模块,记录每条数据的采集时间。
  • 六、总结

    本套 STM32 温湿度监测系统硬件结构简单,代码量适中,Proteus 仿真可以完整验证全部功能,非常适合嵌入式入门学习、单片机课程设计与毕业设计。项目覆盖单总线、I2C、串口通信、三极管驱动、阈值判断等多个嵌入式知识点,兼顾硬件原理和软件逻辑,可直接在此基础上迭代升级。

    通过网盘分享的文件:仿真文件获取.zip
    链接: https://pan.baidu.com/s/1V5zzxbpHc_fRqfGIzSdLfg?pwd=6666 提取码: 6666

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