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编号：

T4202410M

设计简介：

本设计是基于物联网的农家米酒酿造环境监测，主要实现以下功能：

通过温度传感器检测温度
通过温湿度传感器监控温度与湿度
通过酒精浓度传感器监测酒精浓度
通过氧气传感器监测氧气浓度是否异常
通过二氧化碳传感器监测二氧化碳浓度是否超标
通过按键设置各个数值的阈值
通过判断数值也没有超过阈值，蜂鸣器是否响动
通过WiFi模块可以实现远程手机操控

电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、酒精浓度传感器（MQ-3）、PH值采集传感器模块( PH)、二氧化碳传感器（KQ-2801）氧气传感器（JXM-O2）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：蜂鸣器（有源蜂鸣器）
人机交互：独立按键
通信模块：WiFi模块

标签：STM32、OLED12864、DHT11、MQ-3、 PH、KQ-2801、JXM-O2

题目扩展：基于单片机的智能酒驾监测系统设计、基于物联网的酒精监测系统设计、基于单片机智能酒窖环境监测系统

基于 STM32 的农家米酒酿造环境监测系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32F103C8T6 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 氧气传感器模块：检测米酒酿造环境中的氧气浓度
2. 温湿度传感器模块：监测米酒酿造环境的实时温湿度数据
3. 二氧化碳传感器模块：检测米酒酿造环境中的二氧化碳浓度
4. MQ-3 酒精浓度传感器模块：监测米酒酿造过程中的酒精浓度
5. pH 值传感器模块：检测米酒酿造环境及酒液的 pH 值
6. 独立按键模块：用于切换系统界面、设置各项环境参数阈值
7. 供电电路：为整个农家米酒酿造环境监测系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示氧气浓度、温湿度、二氧化碳浓度、酒精浓度、pH 值等环境数据，以及参数阈值设置界面
2. 蜂鸣器报警模块：当监测到环境数据超出设定阈值范围时，触发蜂鸣器报警提醒
3. WIFI 模块：将酿造环境监测数据上传至云平台，连接手机 APP 实现远程监控与系统控制

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

本设计主要硬件围绕 STM32F103C8T6 单片机构建，包含温湿度（DHT11）、酒精（MQ-3）、pH 值等传感器，ESP8266 WiFi 模块用于数据传输，还有复位电路、晶振电路、Type-c 电源电路及按键、显示等外设，共同组成米酒酿造环境监测系统，实现多参数采集、传输与控制。

先准备好焊接工具（电烙铁、焊锡丝、助焊剂等），清理电路板焊盘。将小型贴片元件（如电容、电阻）依次对应焊盘，用电烙铁蘸取焊锡固定；接着焊接引脚稍多的传感器模块、单片机等，对准焊盘后，逐个焊接引脚，确保焊点饱满、无虚焊；最后焊接接口类元件（Type-c、WiFi 模块天线等），完成整体硬件焊接。

焊接时电烙铁温度适中，避免高温损坏元件；引脚焊接要对齐焊盘，防止短路、虚焊；焊接传感器等精密元件，动作轻柔，避免物理损坏；焊接后及时清理焊渣，检查焊点质量，测试前确保电源电路无短路，保障硬件焊接可靠，为系统运行打好基础。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 阈值设置测试

按键功能实现基于按键扫描获取键值，通过键值判断执行对应操作。当键值为 1 时，切换至下一界面（共 11 个界面循环）。键值 2 触发参数递增，如在界面 1 温度上限 + 1、界面 2 温度下限 + 1 等；键值 3 触发参数递减，如界面 1 温度上限 - 1、界面 2 温度下限 - 1 等。各参数设有安全范围限制，递增 / 递减后自动校验，确保不越界。通过界面与键值组合，实现 11 组环境参数阈值的灵活调整，满足米酒不同酿造阶段的监控需求。阈值设置图如下图 5-2 所示。

图 5-2 阈值设置图

5.3 异常报警功能测试

当温度、湿度、二氧化碳浓度、酒精浓度、PH 值、氧气浓度中的任意一项超出预设阈值范围时，系统将立即触发蜂鸣器报警，以提醒用户及时调整酿造环境参数，保障米酒酿造过程的稳定性和产品质量。异常报警功能测试图如下图 5-3 所示：

图 5-3 异常报警功能测试图

5.4 远程通信测试

系统通过 ESP8266 WiFi 模块，将 STM32F103C8T6 单片机采集的温度、湿度、氧气、CO₂、pH、酒精等酿造环境数据，按 TCP/IP 协议打包，实时上传至云平台。云平台接收数据后解析，手机端 APP 通过网络从云平台获取数据并展示，实现酿造参数远程同步查看，便于用户随时掌握米酒酿造环境状态，异常时还能联动报警，助力科学调控酿造过程。远程通信调试如下图 5-4 所示。

图 5-4 远程通信测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、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。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还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 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 数据检测及串口通信测试

该系统通过各类传感器（温湿度、酒精、氧气等）采集环境数据，经单片机处理后，一方面在 OLED 屏上显示温湿度、酒精等关键数据，另一方面利用 WiFi 模块实现数据通信，将数据传输至虚拟终端，而串口通信在其中负责数据的传输与交互，当数据异常时，蜂鸣器还会报警提醒。数据检测及串口通信图如下图 6-2 所示。

图 6-2 数据检测及串口通信图

6.3 阈值设置功能测试

按键功能基于按键扫描获取键值来实现，按获取的键值判断执行对应操作，键值 1 用于在 11 个界面间循环切换，键值 2、3 分别触发对应界面的参数递增与递减，且各参数有安全范围限制，递增 / 递减后会自动校验防越界，以此通过界面与键值组合，实现 11 组环境参数阈值的灵活调整，满足米酒不同酿造阶段的监控需求。阈值设置功能测试图如下图 6-3 所示：

图 6-3 阈值设置功能测试图

设计说明书部分资料如下