一、系统总体架构

本系统以STM32F407为核心，搭建一个环境监测节点，能够采集温湿度、光照、空气质量等数据，并通过OLED屏显示，同时通过ESP8266模块实现局域网数据上报。适合室内空气监测、智慧农业等初级应用场景。

模块功能拆解：

二、传感器数据采集

2.1 DHT11 温湿度传感器采集（GPIO位带操作）

void DHT11_Read(uint8_t *temperature, uint8_t *humidity)
{
    // 初始化 + 读取响应 + 位读取过程略，此处简化为读取结果
    *temperature = 25; // 模拟返回
    *humidity    = 60;
}

2.2 BH1750 光照传感器（I2C）

void BH1750_Init(void)
{
    uint8_t cmd = 0x10; // Continuously H-Resolution Mode
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x23 << 1, &cmd, 1, 100);
}

uint16_t BH1750_Read_Lux(void)
{
    uint8_t buf[2];
    HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, 0x23 << 1, buf, 2, 100);
    return ((buf[0] << 8) | buf[1]) / 1.2; // 1.2为转换系数
}

2.3 MQ2 气体浓度（ADC）

uint16_t MQ2_Read(void)
{
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
    return HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}

三、OLED数据显示

使用 SSD1306 0.96" OLED，I2C接口。建议采用 u8g2 或 ssd1306.h 库，此处简化为显示格式：

char buffer[32];

ssd1306_Fill(Black);
sprintf(buffer, "Temp: %d C", temp);
ssd1306_SetCursor(0, 0); ssd1306_WriteString(buffer, Font_7x10, White);

sprintf(buffer, "Humi: %d %%", humi);
ssd1306_SetCursor(0, 12); ssd1306_WriteString(buffer, Font_7x10, White);

sprintf(buffer, "Lux: %d lx", lux);
ssd1306_SetCursor(0, 24); ssd1306_WriteString(buffer, Font_7x10, White);

sprintf(buffer, "Gas: %d", gas);
ssd1306_SetCursor(0, 36); ssd1306_WriteString(buffer, Font_7x10, White);
ssd1306_UpdateScreen();

四、ESP8266模块通信（AT指令）

4.1 ESP8266初始化配置（串口 AT 指令）

串口设置：波特率115200，8N1。

void ESP_SendCmd(char *cmd)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)cmd, strlen(cmd), 1000);
    HAL_Delay(500);
}

void ESP_Init(void)
{
    ESP_SendCmd("AT\r\n");
    ESP_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n");
    ESP_SendCmd("AT+CWJAP=\"your_ssid\",\"your_password\"\r\n");
}

4.2 发送 HTTP 请求上传数据

我们将数据发送到局域网内一台PC上运行的简单Web服务，如Python Flask监听 POST。

void ESP_SendData(int temp, int humi, int lux, int gas)
{
    char data_buf[128];
    sprintf(data_buf,
        "GET /upload?temp=%d&humi=%d&lux=%d&gas=%d HTTP/1.1\r\nHost: 192.168.1.10\r\n\r\n",
        temp, humi, lux, gas);
    
    char at_buf[64];
    sprintf(at_buf, "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.1.10\",8080\r\n");
    ESP_SendCmd(at_buf);

    sprintf(at_buf, "AT+CIPSEND=%d\r\n", strlen(data_buf));
    ESP_SendCmd(at_buf);
    
    HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)data_buf, strlen(data_buf), 1000);
    HAL_Delay(500);
    
    ESP_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n");
}

说明：可在局域网任意PC上运行一个Python HTTP接收服务。

4.3 Python 简易HTTP上传服务示例（Flask）

from flask import Flask, request
app = Flask(__name__)

@app.route('/upload')
def upload():
    temp = request.args.get('temp')
    humi = request.args.get('humi')
    lux  = request.args.get('lux')
    gas  = request.args.get('gas')
    print(f"Temp: {temp}, Humi: {humi}, Lux: {lux}, Gas: {gas}")
    return "OK"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=8080)

五、主循环与调度设计

在主循环中周期性读取、显示并上传数据，建议采用简单的非阻塞时间轮询机制（如millis风格）。

uint32_t last_upload = 0;

while (1)
{
    if (HAL_GetTick() - last_upload > 10000)  // 每10秒上报一次
    {
        DHT11_Read(&temp, &humi);
        lux = BH1750_Read_Lux();
        gas = MQ2_Read();
        
        OLED_Display(temp, humi, lux, gas);
        ESP_SendData(temp, humi, lux, gas);
        
        last_upload = HAL_GetTick();
    }
}

六、系统调试建议

• 串口调试助手监控ESP回显，便于判断连接和AT命令是否执行成功。
• ESP8266建议先在PC串口助手中调通再接入STM32。
• 气体模块预热至少1分钟，否则读数波动大。
• OLED屏幕建议在高频更新时做双缓冲或闪烁抑制。

七、总结

本项目展示了一个完整的环境监测系统，从数据采集、显示到局域网实时上传，每一环节都基于实际项目代码构建，适合用作毕业设计、物联网原型或快速验证平台。后续可扩展方向包括：

• 替换WiFi为4G/LoRa/NB-IoT模块，构建广域网上传。
• 增加本地存储，如SD卡记录异常值。
• 加入报警阈值与继电器控制。

提供一个开源网站：
stm32-environment-detection: 该系统允许您监测和记录环境参数，如温度、湿度、气压等，并将数据上传到OneNet云平台，以便远程访问和分析。