基于zigbee的抄表系统（有完整资料）-编程阁

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编号：

T4532310M

设计简介：

本设计是基于zigbee的抄表系统，主要实现以下功能：

从机通过温湿度传感器检测温湿度
从机通过空气质量传感器检测空气质量
从机通过继电器控制电位器模拟用电，使用ADC采集检测电压，用电量
从机通过存储模块实现掉电存储
主机通过zigbee模块接收从机采集到的数据
主机通过按键设置阈值来判断是否报警
主机通过WiFi模块进行通信，实现远程监控

电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、空气质量传感器（MQ-135）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：电位器（继电器），蜂鸣器，存储模块（AT24C02）
人机交互：独立按键，zigbee模块（CC2530），WiFi模块(ESP8266)

标签：STM32、OLED12864、DHT11、MQ-135、AT24C02、CC2530、ESP8266

题目扩展：智能电表系统、基于物联网的智能抄表系统、基于单片机的智能用电量检测系统

基于zigbee的抄表系统可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控模块概述：

本设计的核心控制器采用了STM32单片机，它作为中控部分，负责整个系统的数据处理与指令下发。在主机部分，STM32单片机接收来自独立按键、Zigbee模块的数据输入，并进行相应的处理，如界面切换、用电开关控制、阈值设置等。同时，它还负责将处理后的数据通过OLED显示屏进行展示，或通过WIFI模块上传至远程服务器。在从机部分，STM32单片机则负责接收来自温湿度传感器、有害气体检测模块的数据，经过处理后，通过Zigbee模块发送给主机，并控制继电器以实现对用电器的状态控制。

输入模块概述：

主机输入：包括独立按键、Zigbee模块和供电电路。独立按键用于用户交互，如切换界面、开关用电、设置阈值等；Zigbee模块负责与从机进行数据传输，实现数据的实时更新；供电电路则为主机提供稳定的电源输入。
从机输入：包括温湿度传感器、有害气体检测模块、存储模块和供电电路。温湿度传感器和有害气体检测模块分别用于检测环境中的温湿度和有害气体值；存储模块用于在掉电情况下保存数据；供电电路则为从机提供必要的电源。

输出模块概述：

主机输出：包括OLED显示屏和WIFI模块。OLED显示屏用于展示从机获取的数据、用电开关状态以及设置的阈值等信息；WIFI模块则负责将主机的数据上传至远程服务器，实现远程监控和控制功能。
从机输出：包括USB灯（模拟用电器）、Zigbee模块和继电器。USB灯作为模拟用电器，用于展示系统的用电状态；Zigbee模块负责与主机进行数据传输；继电器则根据STM32单片机的指令，控制用电器的开关状态。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，主从机相同的有三个部分，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是Zigbee模块，都用了一个转接板，只焊接6Pin的排母，将转接板一起插入排母中就好了。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。主机还有一个WiFi模块。还有三个独立按键，直接焊接在电路板上。从机上的USB灯、空气质量传感器也是先焊接排母，然后传感器插入相应的排母中。继电器则是直接焊接在电路板上。下图5-1为焊接完的整体实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 WiFi模块联网

先把它需要连接网络（注意是2.4G频段的网络）的名称改成大写的英文字母“WIFI”，密码设置为“123456789”,如果是用手机开热点的话，在给电路板通电之前，手机最好处于开热点的界面，特别是苹果手机。一切准备好之后，给电路板通电，WiFi模块上面的蓝色指示灯会闪，说明正在进行联网，在联网过程中OLED显示屏不显示，联上网之后，OLED显示屏开始显示，程序开始运行。如图5-2所示，

图5-2联网图

5.3 设置温度阈值实物测试

如图5-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置温度最大值”，按第二个按键，温度阈值+1；按第三个按键，温度阈值-1。

图5-3设置温度阈值实物图

5.4 调节用电量实物测试

如图5-4所示，我们可以调节用电量，我们用螺丝刀调节旋钮，来增大或者调小如果用电量超过阈值会自动报警。

图5-4调节用电量实物图

5.5 数据异常报警实物测试

如图5-5所示，当我们的温度、湿度、空气质量大于我们所设置的阈值时，我们的蜂鸣器会报警。

图5-5数据异常报警实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括两个32单片机、OLED显示屏、三个按键、蜂鸣器、模拟WiFi模块的串口虚拟终端、两个模拟光照和PM2.5空气质量的电位器、温湿度传感器和一个继电器。

图6-1 仿真设计总图

6.2设置温度阈值仿真测试

如图6-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置温度最大值”，按第二个按键，温度阈值+1；按第三个按键，温度阈值-1。

图6-2设置温度阈值仿真图

6.4 设置空气质量阈值仿真测试

如图6-3所示，再次按下第一个按键后，屏幕显示“设置空气质量阈值”，按第二个按键空气质量阈值+1；按第三个按键，空气质量阈值-1。

图6-3设置空气质量阈值仿真图

6.5 设置用电量阈值仿真测试

如图6-4所示，再次按下第一个按键后，屏幕显示“设置用电量阈值”，按第二个按键，用电量阈值+1；按第三个按键，用电量阈值-1。

图6-4设置可燃气体阈值仿真图

6.6 数据异常报警仿真测试

如图6-5所示，当我们的温度、湿度、空气质量大于我们所设置的阈值时，我们的蜂鸣器会报警。

图6-5设置温度阈值仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本文介绍了一种基于STM32单片机和Zigbee技术的智能抄表系统设计与实现。该系统主要由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STM32单片机作为核心控制器，负责数据的采集、处理和控制输出。系统分为从机和主机两部分，主机通过独立按键、Zigbee模块和供电电路进行输入，并通过OLED显示屏和WIFI模块进行输出。从机通过温湿度传感器、有害气体检测模块、存储模块和供电电路进行输入，并通过USB灯、Zigbee模块和继电器进行输出。

系统实现了环境数据的实时采集与处理，通过Zigbee和WIFI模块进行数据传输，用户可以通过OLED显示屏和独立按键进行数据查看和控制，同时可以通过WIFI模块实现远程监控和控制。该系统具有实时监控、远程控制和多功能集成的优势，适用于智能家居、智能楼宇等场景。

关键词:STM32单片机，Zigbee技术，智能抄表系统，环境监测，远程控制