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编号：
T0202402M
设计简介：
本设计是基于STM32的校园室内体育馆环境监测与控制系统，主要实现以下功能：
通过温湿度传感器检测环境温湿度，当温度超过阈值，自动打开风扇降温
通过光照传感器检测光照强度，当光线较暗时，自动打开灯光，并且光线越暗，灯光亮度越高
通过烟雾传感器检测烟雾浓度，当烟雾浓度过高，通过语音模块进行语音提醒
自动模式下，如果体育馆内无人，则关闭风扇和灯光
通过按键可以切换模式，设置阈值；手动模式下，可以控制灯和风扇的开关
通过RFID刷卡进入体育馆，并统计体育馆内的人数
通过OLED显示屏可以显示温湿度，光照强度，烟雾浓度和人数统计
通过WiFi模块连接手机，可以远程控制和监测数据
电源： 5V
传感器：温湿度传感器，光照传感器，烟雾传感器
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：风扇（继电器），USB灯，蜂鸣器
人机交互：独立按键，WiFi模块，语音模块，RFID模块
标签：STM32、OLED12864、DHT11、光敏电阻、MQ-2、ESP8266、SDR-05VDC-SL-C、SU-03T、RC522、有源蜂鸣器、USB灯
题目扩展：基于物联网图书馆环境监测系统，基于单片机教室环境监测系统
1. 中控部分：以STM32单片机为核心控制器，负责实时- 实时接收并处理输入模块采集的各类数据 依据预设逻辑或用户设定阈值分析判断数据 向输出模块发送控制指令，实现设备自动/手动控制及各模块协同工作 2. 输入部分包含六个模块： 烟雾传感器模块：监测烟雾浓度，传输信号用于火灾预警 温湿度传感器模块：采集温湿度数据，为环境监测和设备控制提供依据 RFID自动识别模块：支持刷卡进入，统计馆内人数并作为准入验证 光敏电阻模块：感知光照强度，为灯光控制提供数据支持 独立按键模块：实现清屏、界面切换、阈值修改及设备手动控制 供电电路模块：为整个系统提供稳定工作电压 3. 输出部分包含六个模块： OLED显示模块：实时显示环境数据、设备状态及报警信息 语音模块：异常时自动播报，支持语音控制灯光和风扇
WIFI模块：向手机推送报警信息，上传监测数据供远程查看 继电器输出模块：接收控制信号，控制风扇启停 蜂鸣器模块：烟雾浓度超阈值时发出声光报警 USB灯模块：自动模式下，结合人员检测和光照数据实现自动开关
1. 中控部分：以STM32单片机为核心控制器，负责实时- 实时接收并处理输入模块采集的各类数据- 依据预设逻辑或用户设定阈值分析判断数据- 向输出模块发送控制指令，实现设备自动/手动控制及各模块协同工作
2. 输入部分包含六个模块：
- 烟雾传感器模块：监测烟雾浓度，传输信号用于火灾预警
- 温湿度传感器模块：采集温湿度数据，为环境监测和设备控制提供依据
- RFID自动识别模块：支持刷卡进入，统计馆内人数并作为准入验证
- 光敏电阻模块：感知光照强度，为灯光控制提供数据支持
- 独立按键模块：实现清屏、界面切换、阈值修改及设备手动控制
- 供电电路模块：为整个系统提供稳定工作电压
3. 输出部分包含六个模块：
- OLED显示模块：实时显示环境数据、设备状态及报警信息
- 语音模块：异常时自动播报，支持语音控制灯光和风扇
- WIFI模块：向手机推送报警信息，上传监测数据供远程查看
- 继电器输出模块：接收控制信号，控制风扇启停
- 蜂鸣器模块：烟雾浓度超阈值时发出声光报警
- USB灯模块：自动模式下，结合人员检测和光照数据实现自动开关
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
该设计的主要硬件包括：微控制器核心板（处理和控制整个系统）、RFID 射频识别模块（统计学生进入体育馆的人数）、WIFI 模块（实现数据传输到云平台）、温湿度传感器（监测室内温湿度）、烟雾传感器（进行火灾监测）、蜂鸣器（用于语音报警）、继电器模块（控制风扇等设备），以及按键、显示屏（用于交互和数据展示）。
焊接流程：先对焊接点进行清洁，去除氧化层，再在焊盘上涂上适量焊锡膏；依次焊接微控制器核心板、各类传感器及模块，焊接时先固定引脚，再焊接其余引脚，保证焊接牢固且无虚焊；焊接完成后，检查各元件焊接是否正确，有无短路、连焊等情况。
注意事项：焊接前确认元件型号、规格无误，避免错焊；焊接过程中控制好电烙铁温度，防止温度过高损坏元件或温度过低导致焊接不牢固；静电敏感元件需做好防静电措施（如佩戴防静电手环），避免静电损坏元件；焊接完成后仔细检查焊点，确保无毛刺、虚焊等问题，再进行通电测试。
整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 显示功能测试
系统通过显示屏呈现以下信息：实时温湿度数值（直观了解室内温湿状态）、光照参数（以具体数值或百分比形式呈现，方便判断室内光线强弱）、体育馆人数（清晰显示，便于管理方掌握人员流量）、烟雾浓度数值（及时反映环境烟雾状况）；异常情况下（如烟雾浓度超标触发火灾预警）会醒目展示报警信息，提醒相关人员注意；同时显示设备执行状态（如风扇、灯光开关状态）及系统工作模式（自动 / 手动），帮助使用者全面了解系统运行状况，以便及时调整。
显示功能测试图如图 5-2 所示：图 5-2 显示功能测试图
5.3 设置阈值功能测试
系统具备设置阈值功能，可在手机 APP 界面操作，分别设置温度、光照、烟雾的阈值：
- 温度阈值：用于判断风扇启动 / 关闭时机，实际温度高于设定阈值（如 33℃）时，系统自动启动风扇降温；
- 光照阈值：决定补光设备工作状态，光照强度低于设定值（如 41）时，系统自动调节灯光亮度补光；
- 烟雾阈值：用于火灾预警，烟雾浓度达到设定阈值（如 82）时，系统触发报警，“未报警” 状态改变，提醒相关人员注意，保障体育馆环境安全与舒适。
设置阈值功能如图 5-3 所示：图 5-3 设置阈值功能测试图
5.4 手动开关风扇功能
当按键 3 被按下时，系统触发手动控制风扇功能，可在界面实现风扇的手动开关操作；使用者通过按键指令直接控制继电器通断，进而改变风扇电路状态，界面同步显示风扇开启或关闭结果，方便在自动模式外依据实际需求灵活调节体育馆内通风降温情况，提升环境控制的灵活性与自主性。
手动开关风扇功能如图 5-4 所示：图 5-4 手动开关风扇测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件，集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。
该软件具备以下特点：拥有超 50000 种元器件的丰富元件库，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器；内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调；可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型；界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。
软件界面如图 5-1 所示：图 5-1 软件界面图
6.2 显示功能测试
仿真显示部分借助 LCD 屏幕，呈现温度、湿度、光照、烟雾、人数等环境数据，以及设备运行状态（如 “开”）和工作模式（如 “自动”），让使用者直观了解系统监测与控制情况；因部分硬件在仿真中缺失，采用电位器、按键、串口等模拟相关功能，虽有一定局限性，但可大致展现系统整体逻辑与数据呈现效果。
显示功能测试图如图 5-2 所示：图 5-2 显示功能测试图
6.3 串口功能测试
串口功能通过虚拟终端窗口呈现，实时显示系统监测到的温度、湿度、烟雾、光照等环境数据，以及人数统计和工作模式（如自动模式）等信息，便于用户直观查看系统运行的各类参数，辅助对系统状态的监控与分析，弥补部分硬件在仿真中缺失而无法直接观测的不足。
串口功能如图 5-3 所示：图 5-3 串口功能测试图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
随着校园建设的不断发展，室内体育馆的使用愈发频繁，其环境质量与安全管控备受关注。当前，不少校园室内体育馆环境监测与控制方面存在诸多不足，例如部分场馆仅能实现简单的基础功能，无法对温湿度、光照等环境因素进行智能且灵活的调节，也缺少便捷的人员统计与多途径的数据查看及报警机制，难以满足现代化校园管理及师生使用需求。
在此背景下，基于STM32微控制器设计的校园室内体育馆环境监测与控制系统就显得尤为重要。该系统集多种功能于一体，既能通过门禁系统统计进入体育馆的人数，又能实时监测温湿度、光照、烟雾等情况，可自动或手动控制相关设备来调节环境，还借助OLED显示屏展示数据，利用WIFI传输至云平台，并支持手机APP实时查看数据与报警信息，全方位保障体育馆环境适宜与使用安全，提升校园体育设施管理水平。
关键词：门禁系统；体育馆；单片机；环境监测
字数：11000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3显示屏选择
2.4射频识别模块选择
2.5通信模块选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4射频识别模块电路设计
3.5 通信模块电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5处理函数流程图
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 显示功能测试
5.3 设置阈值功能测试
5.4 手动开关风扇功能
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 显示功能测试
6.3 串口功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
