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**单片机设计介绍，基于Arduino的温湿度pm2.5wifi联网设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序

一 概要

基于Arduino的温湿度PM2.5 WiFi联网设计概要如下：

一、设计背景与目的

随着物联网技术的快速发展，环境监控已成为智慧城市建设中不可或缺的一部分。为了实现对室内或室外环境的温湿度以及PM2.5浓度的实时监控，我们设计了一款基于Arduino的温湿度PM2.5 WiFi联网系统。该系统能够实时采集环境数据，并通过WiFi网络将数据发送到远程服务器或移动应用，方便用户随时查看和管理。

二、系统组成

Arduino控制器：作为系统的核心控制单元，负责接收传感器数据、处理数据以及控制WiFi模块进行数据传输。
温湿度传感器：采用DHT11等高精度传感器，用于实时采集环境的温度和湿度数据。DHT11模块的温度测量范围为0°C至50°C，湿度测量范围为20%RH至90%RH，适用于一般室内环境监测。
PM2.5传感器：采用GP2Y1014AU等传感器，用于实时测量环境中的PM2.5浓度。这些传感器利用激光散射法或其他先进技术，确保测量结果的准确性和可靠性。
WiFi模块：采用ESP8266等WiFi模块，负责将Arduino控制器采集到的数据通过WiFi网络发送到远程服务器或移动应用。WiFi模块支持多种网络协议，确保数据传输的稳定性和安全性。
电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应，确保系统能够持续稳定地运行。
三、工作原理

数据采集：温湿度传感器和PM2.5传感器分别实时采集环境的温湿度和PM2.5浓度数据，并将数据传输给Arduino控制器。
数据处理：Arduino控制器接收到传感器数据后，对数据进行必要的处理和分析，如数据校准、滤波等，以确保数据的准确性和可靠性。
数据传输：经过处理后的数据通过WiFi模块发送到远程服务器或移动应用。用户可以通过手机、电脑等设备随时查看和管理这些数据。
四、系统特点

实时性：系统能够实时采集和传输环境数据，确保用户能够及时了解环境状况。
准确性：采用高精度传感器和先进的数据处理技术，确保测量结果的准确性和可靠性。
可扩展性：系统可以根据实际需求进行扩展和升级，如增加其他类型的传感器、优化数据处理算法等。
易用性：系统操作简便，用户只需通过简单的设置即可实现环境数据的实时监控和管理。
五、总结

基于Arduino的温湿度PM2.5 WiFi联网设计是一种高效、便捷的环境监控解决方案。通过实时采集和传输环境数据，用户可以及时了解环境状况，并采取相应的措施来保护自己的健康和安全。同时，该系统还具有可扩展性和易用性等优点，适用于各种场景下的环境监控需求。

二、功能设计

本系统采用Arduino UNO板（控制器为Atmega168P）作为主控制器，外加DHT11温湿度传感器，PM2.5传感器GP2Y1014AU，以及DS3231时钟模块作为时间获取模块，通过ESP8266 Wifi模块，连接路由器或手机热点，连接中国移动OneNet云平台，将所测得的温湿度及pm数据传输到Onenet，通过网页登录OneNet平台，即可查看相应温湿度pm数据，并可通过指令下发控制Arduino端时间的校准，在Arduino有LCD1602液晶显示屏，每3秒切换显示“时间”，“温湿度，pm2.5”界面。

硬件系统组成=Arduino+ESP8266 Wifi模块+ LCD1602液晶+DHT11温湿度模块+PM2.5传感器模块（GP2Y1014AU）+DS3231时钟模块。

云平台：中国移动物联网平台（OneNet）

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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