论文总字数：28470字

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 STM32国内外发展状况 1

1.3 传感器国内外发展状况 1

1.4 java国内研究现状和发展方向 2

1.4.1 Java的简史 2

1.4.2 Java语言的特点 3

1.4.3 Java技术的发展方向 3

2 总体设计 3

2.1 STM32总体设计框架 3

2.2 网站总体设计框架 4

3 硬件模块设计 6

3.1 传感器 6

3.1.1 温湿度传感器 6

3.1.2 MQ-135传感器 8

3.1.3 SX1278无线发送模块 9

3.2 STM32F103最小系统 11

3.3 ADC转换模块 12

4 软件模块和相关工具 12

4.1 温湿度传感器模块设计 12

4.2 MQ-135模块和ADC模块设计 15

4.2.1 MQ-135模块程序设计 15

4.2.2 ADC程序模块设计 16

4.3 STM32开发工具 17

5 网站的相关软件设计 18

5.1 数据库表模块 18

5.2 登陆模块设计 20

5.3 前台显示模块 21

5.4 气象参数管理模块 22

5.5 数据修改流程 24

5.6 开发工具简介 24

5.7 使用技术简介 25

5.7.1 JSP技术 25

5.7.2 JavaBean技术 25

5.7.3 JDBC技术 25

5.7.4 JDBC访问数据库 25

5.7.5 Ajax技术 26

6 优化方案和算法 26

7 系统的测试 28

8 总结 31

8.1 论文总结 31

8.2 未来展望 32

参考文献 32

致 谢 34

基于mvc和stm32的气象参数收集

方 涛

, China

Abstract：Meteorological conditions are closely related to People's Daily life and production activities, and the accurate display of real-time meteorological parameters plays an extremely important role in people's production and life. Normal temperature and humidity measurement accuracy is not accurate, read and record is not convenient, use of advanced technology such as sensor can accurately measure, display and convenient storage in a timely manner. This design based on MVC and STM32, choose the Java language for the design of the website, the overall use of MVC design pattern, the use of STM32F103 microcontroller hardware aspect, through the temperature and humidity sensor DHT11 and MQ - 135 gas sensors collect related parameters and transmitted to the computer terminal, design a feature-rich, timely and accurate meteorological parameters displayed which has the function of user management web site. It can be applied to the monitoring of agricultural production or the monitoring of household environment.

Key words：mvc；java；meteorological data；STM32F103；sensor；

1 绪论

1.1 研究背景和意义

目前，科学技术正以一个极快的速度发展着，技术革新的周期也越来越短，高速发展的科学技术能更好的为人类的生活和生产活动服务，科学技术的成果同时也广泛的应用于各个领域比如农业、工业、交通等方面。科学技术的应用能有效的在很大程度上避免资源的浪费，能做出及时、有效、准确的监测，提高了人们的生产效率，最终实现利用科学技术服务于人们的生产生活的目的。

在各个气象参数里面，温度、湿度、空气质量参数等极为重要，空气质量高低是指单位空气里有害气体含量的多少，有害气体含量的高低对人类的健康影响极大，做出准确的空气质量监测就显得尤为重要，温湿度检测的应用也十分的广泛，如在温室大棚中，温湿度作为影响植物生长的重要影响指标，按照传统农业的方法去对其进行检测和控制，就会显得十分的麻烦，会浪费大量的精力和时间，最终制约着农业的发展。在这样的背景下，充分利用人工技术对各个方面进行检测就显得十分的重要了，通过相关硬件组成的检测设备，我们可以对需要检测的地方进行及时准确的检测，并且对相关的数据进行分析，得出需要调控的方面，再利用网络技术反过来对现场环境进行远程调整，这样节约了为监测而付出的人力物力，总体来说，提高了效率。

1.2 STM32国内外发展状况

单片机诞生于20世纪70年代末，从它的发展历程上来看，一共经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1.SCM（单片机微型计算机）阶段，主要是寻求嵌入式系统的最佳体系结构。2.MCU（微控制器）阶段，不断扩大嵌入式应用的范围，并且注意提高和发展其智能化技术。3.SoC即系统级芯片，随着嵌入式系统的发展和广泛应用，单片机作为嵌入式系统中的核心地位，自然而然形成了SoC化趋势。单片机的位数由8位发展到32位，8位单片机的经典代表为51单片机，更偏向于控制功能，很少应用与嵌入式；32位的单片机广泛应用与嵌入式系统，大多数是ARM架构。

由意法半导体公司设计的STM32系列在单片机家族翘楚的表现，使之应用十分广泛，它拥有高性能、低成本、低功耗的优点，它应用专门设计的ARM Cortex^®-M0,M0 ,M3,M4和M7内核。意法半导体集团于1987年6月成立，自1999年起，ST始终是世界十大半导体公司之一，居世界领先水平，旗下产品的发展速度和质量也一直处于领先水平^[1]。

目前，按照内核架构STM分为以下不同的产品：主流产品（STM32F0、STM32F1、STM32F3）、超低功耗产品（STM32L0、STM32L1、STM32L4、STM32L4 ）、高性能产品（STM32F2、STM32F4、STM32F7、STM32H7），采用先进的节能技术：130nm 专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构。

1.3 传感器国内外发展状况

作为检测的核心器件之一，传感器扮演着重要的作用。传感器的工作原理是将其感受到的声、光、热等自然信息，通过压阻效应、压电效应等等，转换为电信号或者其他形式的信息(其他形式的信息如模拟信号最终通过AD转换变为电信号)，通过数据线传输到单片机^[2]，单片机部分对数据加以处理后，最终通过发送端或者显示模块，发送或者直接显示数据。各个传感器对相关数据的采集环节是为后续的数据处理、存储、显示、记录等步骤做出了第一步，从整体来说，它是首要环节。

在早些时候，我国传感器的名字形形色色，如发送器、变送器、传送器等，但后来因为它们的实际内涵基本相似，所以统一命名为传感器。

21世纪的社会同时也是信息化的社会。其中，光电信息学的是当前信息化社会科学发展的重要代表，结合了当代尖端科技技术。而传感器技术作为一项近期发展迅猛、前景良好的新式技术，在社会各方方面应用十分的广泛，其技术是否在前沿领域中进行深入研究和广泛应用，关系到信息化社会寻求下一个的迅速的发展状况的实现。

目前国内的传感器行业正在高速发展，传感器的市场份额在最近的这几年也一直持续增长，就交易量来看，传感器的发展势头十分良好，其应用方面也十分广阔，应用的领域有电子通讯、相关的工业制造、与汽车相关的电子产品等等，其中工业制造和汽车产品最多，市场份额方面，两者份额目前占据了大头，数额为总体份额的三分之一。传感器行业的发展给市场带来一系列的联动发展，传感器大企业如西门子等纷纷进入我国市场，这为工业设备的制造和消费者的消费带来了优秀和廉价的产品和多样的选择，但也对国内的感器行业的自主研发和销售造成了很大的市场压力^[3]。而目前我国传感器产业缺乏核心技术，目前产品存在的主要问题也有很多，譬如我国自主研发的传感器质量一般，精度不够；核心制造技术被国外垄断，导致制造工艺技术相对落后等等。总体上来看，我国的传感器行业发展情况良好，种类比较多，市场近年来总体增长，但远不能跟上总体形势的需求。随着作为基础的微电子和芯片技术的高速发展，传感器技术发展势头也非常强势，但相比与美日德等国家，我国需要投入大量的人力和精力在技术研发方面，为打破国外的技术，就尤其要加大对自主产权传感器研发的投入和研究。信息时代依靠的是科学技术的发展，在与人们息息相关的技术中，传感器技术已延伸到我们生活的各个方面。当前在国际上发展正热的物联网，就十分依赖于传感器技术的应用，由此可见，传感器作为前端科技的最基础的应用，备受国际关注，其发展前景十分广阔。从总体来看，传感器产业不仅为物联网提供底层方面和技术方面的支撑，而且广阔应用各个方面的基础部分，科学技术含量高，保障了其工作的稳定性和准确性。

就目前来看，全球的传感器研发技术和制造工艺的大部分掌握在美、德、日等工业发达国家，这些国家的知名制造公司处于国际市场的龙头地位。国外传感器技术的变革周期也在缩短，目前朝着智能化、集成化等方向发展，如本次所用的温湿度传感器就是集成了温度和湿度两个传感器，并且传感器的体积也是越来越小。

1.4 java国内研究现状和发展方向

1.4.1 Java的简史

1990年Sun公司在研发智能家电能够通用的控制系统时，原本使用的开发语言C 在系统资源，垃圾回收等方面具有不小的缺陷和漏洞，Sun公司为了解决C 在这些方面不可避免的短板，决定开发一种新的语言：Oak。1994年Sun公司终于完成了第一个使用Java（本名是Oak，后更名为Java）语言的网页浏览器：webrunner。该网页在当时的环境下，界面简洁，功能丰富，特性也相当华丽，收到当时程序员的极大欢迎，之后Oak改名为Java。1995年，Java语言公布于广大人们的视线中，并且没有收费，也给程序员免费提供了源代码，这些决策使Java快速进入大家的视线，不久后Java就成为了一种知名度较高的编程语言。随后，1996-2014年，陆续发布了jdk和Java se等等的版本^[4]。

1.4.2 Java语言的特点

Java语言是一种热门的编程语言，广泛应用于手机软件以及网络编程，其面对对象的特性与C 相似，但是其操作流程相对与C 来说要更为简单，从这一方面来看，java具有很好的发展优势和特点,主要特点有：1.简单性，Java语言创造者去粗取静，在保持C 语言特性的同时，去除了易发生错误的部分，同时能利用最基本的方式来对相关的任务进行处理，这使它能适用与各个应用程序。2.平台独立性，Java编译产生的字节码只要有Java虚拟机，就可以跨平台的在任意一个平台上实现正常运行。3面向对象技术，面向对象是目前主流编程语言都具备的特性之一，对象是该技术的核心特征，它是对事物内部属性的外部属性的同异进行相区，将相同的属性合并起来定义，别节约空间和时间，同时它具有继承性，封装性以及多态性。4.安全性，Java创建了很多密钥技术，保护用户的私有数据^[5]。

1.4.3 Java技术的发展方向

从网络诞生到现在，网络技术的发展速度前所未有，其应用范围也正在不断扩大，以及用户和编程员的大量增加，Java技术也需要与时俱进。随着技术人员的不断努力，Java语言正变得越来越好，举例来说，正式版J2SE5.0的发布，就是对作为Java语言标准的Generics以及元数据进行了大幅度的扩展^[6]。此外，Java的运行环境也得到了扩展，J2SE5.0很大程度上提升了JVW的管理了功能以及实用性。最后，支持Java的框架及其功能越变的越来越多和丰富。

就目前来看，Java技术已经发生了重大的变革，并且它日后的变革程度还会加深，在程序员的编写程序的过程中，也可以看出，不仅是Java语言，其他的一些脚本语言都开始在用Java框架。以此可看出Java的强大所在，在提升开发效率、简化运行管理业务流程以及保持稳定运行等方面将得要很好的发挥。

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