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项目组成员: 李明、张悦、王涛

提交日期: 2023年11月5日

一、项目背景与目标

随着物联网技术发展,家庭环境监测需求增加。本项目旨在设计一套低功耗、可远程查看的温湿度监控系统,实现实时数据采集、超限报警与手机端数据可视化,成本控制在200元以内。

二、系统设计方案

1. 硬件架构

  • 主控单元:ESP32微控制器(集成Wi-Fi模块)
  • 传感器:DHT22温湿度传感器(精度±0.5℃/±2%RH)
  • 电源:5V微型USB供电,备用锂电池(断电续航4小时)
  • 辅助模块:0.96寸OLED显示屏(本地数据显示)
  • 2. 软件设计

  • 固件开发:基于Arduino IDE编写数据采集程序,采样间隔10秒
  • 通信协议:MQTT协议上传数据至私有云服务器
  • 客户端:微信小程序实时显示曲线,设置报警阈值(温度>30℃/湿度>80%时推送通知)
  • 三、实施过程

    1. 硬件焊接与测试

  • 将DHT22与ESP32通过杜邦线连接,测试I2C通信稳定性
  • 3D打印外壳封装组件,预留散热孔
  • 2. 软件调试

  • 配置MQTT服务器(阿里云轻量级服务器)
  • 优化低功耗模式,待机电流降至15mA
  • 四、测试结果

    连续72小时运行测试显示:

  • 数据上传成功率:99.2%
  • 报警响应延迟:平均3.7秒
  • 实测续航:电池模式持续5小时12分
  • 五、问题与改进

    1. 初始版本Wi-Fi断连频繁,通过增加心跳包机制解决

    2. 后续可增加PM2.5传感器拓展监测功能

    六、材料成本清单

    | 元件名称 | 单价(元) | 数量 | 小计 |

    |

    | ESP32开发板 | 28.5 | 1 | 28.5 |

    | DHT22传感器 | 18.0 | 1 | 18.0 |

    | OLED屏幕 | 12.8 | 1 | 12.8 |

    | 锂电池 | 9.9 | 1 | 9.9 |

    | 其他辅料 | 6.0 | 1 | 6.0 |

    | 合计 | | | 75.2 |

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