基于Arduino的藍牙溫濕監(jiān)測裝置設計與制作

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

目錄

1產(chǎn)品功能分析......................................................1

2設計方案遴選......................................................1

2.1產(chǎn)品主方案設計..............................................1

2.2芯片及開發(fā)板的選擇方案......................................2

2.3外接模塊的選擇方案..........................................2

2.4蜂鳴器選擇方案..............................................3

3產(chǎn)品模塊設計......................................................3

3.1產(chǎn)品組成....................................................3

3.2產(chǎn)品功能....................................................3

4產(chǎn)品硬件設計......................................................4

4.1系統(tǒng)原理圖..................................................4

4.2系統(tǒng)接線圖..................................................5

4.3ArduinoUNO開發(fā)板..........................................5

4.4DHT11溫濕度傳感器模塊......................................6

4.5藍牙模塊....................................................6

4.6OLED屏模塊.................................................7

5產(chǎn)品軟件設計......................................................8

5.1軟件系統(tǒng)流程................................................8

5.2程序流程圖..................................................8

5.3程序截圖....................................................9

6產(chǎn)品使用說明.....................................................10

6.1產(chǎn)品裝配圖.................................................10

6.2產(chǎn)品操作說明...............................................10

6.3產(chǎn)品使用說明...............................................12

7產(chǎn)品設計技術標準................................................14

參考資料..........................................................15

I

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附錄..............................................................16

附錄1元器件清單..............................................16

附錄2電路原理圖..............................................16

附錄3PCB設計圖..............................................17

附錄4產(chǎn)品實物圖..............................................17

附錄5主程序代碼..............................................18

II

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基于Arduino藍牙溫濕監(jiān)測系統(tǒng)設計與制作

1產(chǎn)品功能分析

本設計是以ArduinoUNO開發(fā)板為控制器平臺，實現(xiàn)實時監(jiān)測溫濕度。產(chǎn)

品以ArduinoUNO開發(fā)板為主體，采用DHT11傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，OLED顯

示屏顯示溫濕度數(shù)據(jù)，對超出規(guī)定范圍的溫度數(shù)據(jù)用蜂鳴器報警提示，對超出

規(guī)定范圍的濕度數(shù)據(jù)用LED燈閃爍提示，并實現(xiàn)與手機交互的基本功能。主要

涉及對溫濕度進行檢測、在OLED屏上打印溫濕度、溫濕度異常時進行報警提

示和在個人終端上實時打印輸出溫濕度。藍牙模塊實現(xiàn)了將傳感器監(jiān)測到的數(shù)

據(jù)發(fā)送至手機藍牙調(diào)試app，從而實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)在手機端的同步實時顯示，

以便用戶隨時可以查看周邊環(huán)境當前的溫濕度。

2設計方案遴選

2.1產(chǎn)品主方案設計

此方案是基于Arduino進行藍牙溫濕監(jiān)測系統(tǒng)的與制作。

圖2-1系統(tǒng)框圖

1

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2.2芯片及開發(fā)板的選擇方案

方案1：選擇51單片機。51單片機由中央處理器CPU,隨機存儲器RAM,只

讀存儲器ROM,定時器計數(shù)器以及IO接口,串并通信等接口電路的功能集成于一

塊電路芯片的微型計算機，從內(nèi)部的硬件到軟件的按位操作系統(tǒng)很完整，功能

十分完備，片內(nèi)RAM區(qū)間有一個雙重功能的地址區(qū)間，非常靈活。

方案2：選擇ArduinoUNO開發(fā)板。ArduinoUNO開發(fā)板是非常適合單片

機入門的開發(fā)板，采用AVR單片機ATmega328P作為主控制器，集成開發(fā)環(huán)境

為

ArduinoIDE使用時幾乎不用考慮硬件部分的設計，可以按需求選用Ardu

ino的控制板或擴展板組成自己的需要的硬件系統(tǒng)，容易上手。

經(jīng)過對比，我選擇ArduinoUNO開發(fā)板，Arduino及周邊產(chǎn)品相對質廉價

優(yōu)，學習或創(chuàng)作成本低，燒錄方便，且能夠結合Mind+進行圖形化編程，編寫

代碼更快捷。

2.3外接模塊的選擇方案

外接模塊主要有藍牙模塊、顯示模塊和溫濕度傳感器模塊。

首先，藍牙模塊的選擇。藍牙模塊HC-05能夠添加雙向（全雙工）無線功

能，它可用于兩個具有串行功能的微控制器之間的通信，也可用于通過微控制

器控制任何藍牙設備。

其次，顯示模塊選擇方案有如下兩種：

方案1:LCD顯示屏，它是一種采用了液晶控制透光度技術來實現(xiàn)色彩的顯

示器，功率消耗量是比較小，一般LCD顯示屏都會采用數(shù)字式接口，用起來比

較方便。

方案2:OLED顯示屏，通電之后就會自己發(fā)光，可以省掉燈管的重量體積

及耗電量，操作電壓更低到2至10伏特，反應時間較于LCD更快速，且擁有

超薄面板，重量輕。

對比過后我選擇OLED顯示屏作為顯示模塊，其輕薄的特點也更契合于

Arduino硬件的裝配環(huán)境。

最后，溫濕度傳感器模塊的選擇。DHT11溫濕度傳感器系統(tǒng)集成簡易快

捷，體積小，功耗低，且可以同時監(jiān)測溫濕度，使用、連接方便，監(jiān)測溫度范

圍在-20℃到+60℃，溫度范圍在5-95%RH。

2

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2.4蜂鳴器選擇方案

方案1：選擇有源蜂鳴器。它的內(nèi)部有一簡單的振蕩電路，能將恒定的直

流電轉化成一定頻率的脈沖信號，從而實現(xiàn)磁場交變，帶動鋁片振動發(fā)音。

方案2：選擇無源蜂鳴器。無源蜂鳴器沒有內(nèi)部驅動電路，無源蜂鳴器工

作的理想信號方波，如果給予直流信號蜂鳴器是不響應的，因為磁路恒定，鉬

片不能振動發(fā)音。

綜上所述，有源蜂鳴器工作方式更直接，因此選用有源蜂鳴器通過低電平

觸發(fā)使其起到報警作用。

3產(chǎn)品模塊設計

此產(chǎn)品以ArduinoUNO開發(fā)板為主體，外接OLED屏模塊、DHT11溫濕度傳

感器、藍牙模塊以及蜂鳴器，LED燈等預警模塊組裝而成，符合產(chǎn)品設計技術

標準。

3.1產(chǎn)品組成

1.ArduinoUNO開發(fā)板

2.DHT11溫濕度傳感器

3.藍牙模塊

4.OLED屏模塊

5.外接LED燈

6.蜂鳴器

3.2產(chǎn)品功能

在工作狀態(tài)下，DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測當前環(huán)境的溫濕度并打印輸出在

串口監(jiān)視器上，同時在OLED屏模塊上顯示溫濕度，藍牙模塊將傳感器監(jiān)測到

的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送至藍牙調(diào)試app，實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)在手機端的同步實時顯

示。溫濕度異常時進行報警提示，在程序中預設一個溫濕度范圍，監(jiān)測時溫度

不在正常范圍時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫；濕度不在正常范圍時，LED燈開始閃爍。

3

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4產(chǎn)品硬件設計

4.1系統(tǒng)原理圖

此產(chǎn)品以ArduinoUNO開發(fā)板為主體，外接OLED屏模塊、DHT11溫濕度傳

感器、藍牙模塊以及蜂鳴器，LED燈等預警模塊組裝而成。系統(tǒng)原理圖如圖4-

1。

圖4-1系統(tǒng)原理圖

4

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4.2系統(tǒng)接線圖

圖4-2系統(tǒng)接線圖

4.3ArduinoUNO開發(fā)板

ArduinoUNO是ArduinoUSB接口系列的最新版本，它的處理核心是ATME

GA328P。它有14個數(shù)字輸入/輸出引腳(其中6個可用作PWM輸出)，6個模擬

輸入，16MHz晶振時鐘，USB連接，電源插孔，ICSP接頭和復位按鈕。只需要

通過USB數(shù)據(jù)線連接電腦就能供電、程序下載和數(shù)據(jù)通訊。

5

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圖4-3ArduinoUNO開發(fā)板解析圖

4.4DHT11溫濕度傳感器模塊

DHT11是一款有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器，其精度濕度±5%RH，

溫度±2℃，量程濕度5~95%RH，溫度-20~+60℃，產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連

接方便。

圖4-4DHT11溫濕度傳感器模塊電路

4.5藍牙模塊

藍牙模塊是一種將藍牙通信添加到設計中的簡單方法，模塊具有低功耗、

低成本的高性能無線收發(fā)系統(tǒng)，藍牙模塊提供內(nèi)置2.4GHz天線，無需測試天線。

6

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圖4-5藍牙模塊電路

4.6OLED屏模塊

OLED顯示屏具備自發(fā)光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應

速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優(yōu)異之特

性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。

圖4-6OLED屏模塊電路

7

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5產(chǎn)品軟件設計

5.1軟件系統(tǒng)流程

系統(tǒng)流程圖如圖5-1所示，該程序先定義模塊所需的引腳、設置傳感器輸

入輸出狀態(tài)，程序功能監(jiān)測當前環(huán)境溫濕度，并實時同步到手機藍牙調(diào)試

app。監(jiān)測的溫度超過設置閾值則蜂鳴器鳴叫，監(jiān)測的濕度超過設置閾值則LED

燈閃爍。

5.2程序流程圖

圖5-1主程序系統(tǒng)流程圖

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5.3程序截圖

圖5-2主程序-1

圖5-3主程序-2

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圖5-4主程序-3

6產(chǎn)品使用說明

6.1產(chǎn)品裝配圖

圖6-1產(chǎn)品裝配圖

6.2產(chǎn)品操作說明

操作步驟：

1、燒寫一個空的程序。

10

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2、將藍牙模塊與arduino連接：

●VCC接+5V，GND接地

●藍牙模塊的TXD接Arduino模塊的TXD

●藍牙模塊的RXD接Arduino模塊的RXD

3、打開串口助手，設置好串口，及波特率9600。

●使用AT命令:AT+NAME將藍牙模塊名稱設置為你熟悉的

●使用AT命令:AT+PIN將密碼設置為1234

圖6-2藍牙配置圖

5、斷電，將藍牙模塊的TXD和RXD將藍牙模塊的接線拔掉，燒錄程序。

6、將藍牙模塊的TXD接Arduino的RX，RXD接Arduino的TX，這里我們藍

牙模塊與arduino通訊了。

7、下載手機端APP(注意APP權限要打開)，連上自己的藍牙模塊，調(diào)試設

備。

11

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圖6-3藍牙連接圖

6.3產(chǎn)品使用說明

1、通過DHT11溫濕度傳感器模塊檢測溫濕度，(監(jiān)測范圍：溫度：-20－

+60℃濕度：5－95％RH)，通過HC-05藍牙模塊的接收端將傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)

發(fā)送至藍牙調(diào)試器。

圖6-4硬件調(diào)試圖

2、通過OLED顯示屏模塊第一行顯示屏進行濕度的打印輸出,第二行顯示進

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行溫度的打印輸出。

圖6-5軟件調(diào)試圖

3、已在程序中設置好了一個溫濕度范圍。

4、若是監(jiān)測時溫度不在正常范圍時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫；濕度不在正常范圍

時，LED燈開始閃爍。

圖6-6效果圖

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7產(chǎn)品設計技術標準

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術軟件工程術語

[5]GB/T8566-2007信息技術軟件生存周期過程標準

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范

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參考資料

[1]于鳳鳳.基于單片機溫度控制系統(tǒng)[J].中國科技博覽，2013

[2]陳呂洲.Arduino程序設計基礎[M].北京航天航空出版社，2014:5-6

[3](美)布魯姆(Blum，J.)著.況琪，王俊升譯.Arduino魔法書：實現(xiàn)夢想的工具和技術[M].電子工業(yè)出

版社，2014.10

[4]SimonMonk著，唐樂譯.Arduino+Android互動智作[M].科學出版社，2013

[6]馬建國.電子系統(tǒng)設計[M].北京：高等教育出版社，2004.1.

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附錄

附錄1元器件清單

附表1-1元器件清單

附錄2電路原理圖

附圖2-1電路原理圖

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附錄3PCB設計圖

附圖3-1PCB設計圖

附錄4產(chǎn)品實物圖

附圖4-1產(chǎn)品實物圖-正面

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附圖5-1產(chǎn)品實物圖-反面

附錄5主程序代碼

程序代碼使用Mind+編程軟件生成OLED屏開機文字，使用Arduino編寫其

余程序。

#include<DFRobot_DHT.h>

#include<DFRobot_SSD1306_I2C.h>

constchCodechBuf[]={

{0x4f59,0xe4bd99,0xD3E0,{0x01,0x00,0x01,0x00,0x02,0x80,0x04,0x

40,0x08,0x20,0x10,0x10,0x2f,0xe8,0xc1,0x06,0x01,0x00,0x3f,0xf8,0x01,

0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x45,0x04,0x02,0x00}},

{0x5b50,0xe5ad90,0xD7D3,{0x00,0x00,0x7f,0xf8,0x00,0x10,0x00,0x20,0

x00,0x40,0x01,0x80,0x01,0x00,0xff,0xfe,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0

x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00}},{0x7814,0xe7a09

4,0xD1D0,{0x00,0x00,0x01,0xfc,0xfc,0x88,0x10,0x88,0x10,0x88,0x20,0x8

8,0x3c,0x88,0x67,0xfe,0x64,0x88,0xa4,0x88,0x24,0x88,0x24,0x88,0x3c,0

x88,0x25,0x08,0x21,0x08,0x02,0x08}},

{0x84dd,0xe8939d,0xC0B6,{0x08,0x20,0x08,0x20,0xff,0xfe,0x08,0x20,0

18

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x04,0x80,0x24,0x80,0x24,0xfc,0x24,0xa0,0x25,0x10,0x00,0x00,0x3f,0xf8,0

x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0xff,0xfe,0x00,0x00}},{0x7259,0xe7899

9,0xD1C0,{0x00,0x00,0x3f,0xfc,0x00,0x40,0x00,0x40,0x10,0x40,0x10,0x4

0,0x20,0x40,0x3f,0xfe,0x01,0x40,0x02,0x40,0x04,0x40,0x08,0x40,0x10,0

x40,0x60,0x40,0x01,0x40,0x00,0x80}},{0x6e29,0xe6b8a9,0xCEC2,{0x00,

0x00,0x23,0xf8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xf8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x1

3,0xf8,0x10,0x00,0x27,0xfc,0xe4,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0xa4,0

x2f,0xfe,0x00,0x00}},

{0x6e7f,0xe6b9bf,0xCAAA,{0x00,0x00,0x27,0xf8,0x14,0x08,0x14,0x08,0

x87,0xf8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xf8,0x11,0x20,0x21,0x20,0xe9,0x24,0

x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},{0x5ea6,0xe5baa6,0

xB6C8,{0x01,0x00,0x00,0x80,0x3f,0xfe,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3f,0xfc,0

x22,0x20,0x22,0x20,0x23,0xe0,0x20,0x00,0x2f,0xf0,0x24,0x10,0x42,0x20,0

x41,0xc0,0x86,0x30,0x38,0x0e}},

{0x76d1,0xe79b91,0xBCE0,{0x04,0x40,0x24,0x40,0x24,0x7c,0x24,0x40,0

x24,0x90,0x24,0x88,0x25,0x08,0x04,0x00,0x00,0x00,0x3f,0xf8,0x24,0x48,0

x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0xff,0xfe,0x00,0x00}},{0x6d4b,0xe6b58

b,0xB2E2,{0x00,0x04,0x27,0xc4,0x14,0x44,0x14,0x54,0x85,0x54,0x45,0x5

4,0x45,0x54,0x15,0x54,0x15,0x54,0x25,0x54,0xe5,0x54,0x21,0x04,0x22,0

x84,0x22,0x44,0x24,0x14,0x08,0x08}},{0x88c5,0xe8a385,0xD7B0,{0x08,0x

20,0x48,0x20,0x2b,0xfe,0x08,0x20,0x18,0x20,0x28,0x20,0xc9,0xfc,0x0a,

0x00,0x01,0x00,0xff,0xfe,0x05,0x00,0x0c,0x88,0x34,0x50,0xc5,0x30,0x0

6,0x0e,0x04,0x00}},

{0x7f6e,0xe7bdae,0xD6C3,{0x7f,0xfc,0x44,0x44,0x7f,0xfc,0x01,0x00,0

x7f,0xfc,0x01,0x00,0x1f,0xf0,0x10,0x10,0x1f,0xf0,0x10,0x10,0x1f,0xf0,0

x10,0x10,0x1f,0xf0,0x10,0x10,0xff,0xfe,0x00,0x00}},{0x2103,0xe2848

3,0xA1E6,{0x60,0x00,0x91,0xf4,0x96,0x0c,0x6c,0x04,0x08,0x04,0x18,0x0

0,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x08,0x00,0x0c,0

x04,0x06,0x08,0x01,0xf0,0x00,0x00}}

};

DFRobot_SSD1306_I2Coled12864;

DFRobot_DHTdht11_5;

voidsetup(){

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Serial.begin(9600);

pinMode(8,OUTPUT);

pinMode(9,OUTPUT);

oled12864.setChCode(chBuf);

dht11_5.begin(5,DHT11);

oled12864.begin(0x3c);

oled12864.setCursor(0,0);

oled12864.print("余子研");

oled12864.setCursor(0,1);

oled12864.print("藍牙