基于STM32設(shè)計的車載誤鎖兒童報警系統(tǒng)

一、前言

1.1 項目開發(fā)背景

近年來，隨著家庭私家車保有量的迅猛增長，兒童在車內(nèi)被誤鎖的安全事故頻發(fā)。尤其是在夏季高溫天氣中，車輛封閉空間內(nèi)的溫度和二氧化碳濃度會迅速升高，短時間內(nèi)便可對兒童造成嚴(yán)重傷害，甚至危及生命。每年國內(nèi)外均有多起因家長疏忽或誤操作而導(dǎo)致兒童被困車內(nèi)窒息的悲劇事件。這類安全隱患引發(fā)了社會廣泛關(guān)注，也對車載安全技術(shù)提出了更高要求。

傳統(tǒng)的車載安防系統(tǒng)主要聚焦于防盜、防撞等方面，而對車內(nèi)人員的實時監(jiān)測能力相對薄弱，尤其在應(yīng)對兒童誤鎖場景時缺乏有效手段。目前已有部分高端車型配備了兒童存在檢測功能，但普及率仍然偏低，且改裝成本高，難以推廣至大眾家庭用戶。因此，設(shè)計一套低成本、高可靠性、功能全面的車載誤鎖兒童報警系統(tǒng)，具有極大的現(xiàn)實意義和推廣價值。

本項目以STM32F103C8T6為核心控制器，結(jié)合溫濕度、人體、二氧化碳、震動、姿態(tài)等多種傳感器模塊，構(gòu)建了一個多維度監(jiān)測、自動通風(fēng)、主動報警及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步的智能系統(tǒng)。系統(tǒng)不僅具備車內(nèi)環(huán)境智能識別與自動通風(fēng)控制能力，還能實時定位車輛位置，并在異常情況下聯(lián)動蜂鳴器、短信模塊和APP端進(jìn)行多重報警，有效提升了車內(nèi)兒童的安全保障。

此外，本項目創(chuàng)新性地引入4G模塊接入華為云IoT平臺，實現(xiàn)車載設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)上傳；配套Android APP和Windows上位機(jī)的開發(fā)，使得監(jiān)護(hù)人能夠通過手機(jī)或電腦實時掌握車內(nèi)情況，第一時間做出響應(yīng)。整個系統(tǒng)充分體現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)+智能安全”的設(shè)計理念，為車載安全系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了一種可行的技術(shù)路徑。

1.2 設(shè)計實現(xiàn)的功能

（1）人體存在檢測功能
通過紅外熱釋電人體感應(yīng)模塊，實時檢測車內(nèi)是否有人員存在，作為系統(tǒng)啟動判斷條件之一。

（2）二氧化碳濃度檢測功能
采用SGP30傳感器，監(jiān)測車內(nèi)空氣中二氧化碳濃度，評估車內(nèi)空氣質(zhì)量，防止兒童因缺氧窒息。

（3）震動檢測功能
通過震動傳感器判斷車輛是否處于靜止或行駛狀態(tài)，用于報警邏輯的輔助判斷。

（4）自動通風(fēng)控制功能
當(dāng)檢測到車內(nèi)環(huán)境異常（如溫度、濕度、二氧化碳濃度過高），系統(tǒng)可自動控制車輛通風(fēng)設(shè)備開啟，降低車內(nèi)溫度、改善空氣質(zhì)量。

（5）GPS定位功能
集成GPS模塊，實現(xiàn)車輛定位功能，并在APP和上位機(jī)中通過百度地圖接口實時展示車輛位置。

（6）溫濕度檢測功能
使用SHT30模塊檢測車內(nèi)溫度與濕度數(shù)據(jù)，為環(huán)境判斷與報警觸發(fā)提供依據(jù)。

（7）車輛姿態(tài)檢測功能
通過ADXL345三軸加速度模塊判斷車輛當(dāng)前姿態(tài)，判斷是否處于行駛或靜止?fàn)顟B(tài)，輔助報警觸發(fā)機(jī)制。

（8）數(shù)據(jù)上云功能
系統(tǒng)通過Air780E 4G模塊，采用MQTT協(xié)議將采集的傳感器數(shù)據(jù)實時上傳至華為云IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺，供遠(yuǎn)程監(jiān)測和歷史記錄查看。

（9）本地OLED顯示功能
使用0.96寸IIC OLED屏，實時顯示車內(nèi)溫濕度、CO?濃度、人體狀態(tài)、定位信息等，方便用戶本地查看。

（10）自動報警功能
當(dāng)車輛靜止且車內(nèi)環(huán)境異常（如高溫、高濕、高濃度CO?）并檢測到有人存在時，系統(tǒng)自動啟動報警機(jī)制：蜂鳴器響起，APP和上位機(jī)彈窗提示，同時通過4G模塊向綁定聯(lián)系人發(fā)送短信報警信息。

（11）主動SOS求助功能
設(shè)備設(shè)有求救按鍵，兒童或乘客可在車內(nèi)主動按下SOS按鈕，系統(tǒng)立即觸發(fā)遠(yuǎn)程報警和短信通知，提醒家長或監(jiān)護(hù)人立即處理。

（12）APP與上位機(jī)遠(yuǎn)程查看功能
設(shè)計基于Qt5開發(fā)的Android APP和Windows上位機(jī)軟件，支持遠(yuǎn)程查看車輛環(huán)境信息、實時定位，并接收報警提示，提升響應(yīng)效率。

1.3 項目硬件模塊組成

（1）主控模塊：STM32F103C8T6
作為整個系統(tǒng)的核心控制單元，負(fù)責(zé)各傳感器數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、執(zhí)行控制和數(shù)據(jù)通信等任務(wù)，采用寄存器方式進(jìn)行底層開發(fā)。

（2）溫濕度檢測模塊：SHT30
用于實時檢測車內(nèi)環(huán)境的溫度與濕度，為通風(fēng)控制和報警機(jī)制提供依據(jù)。

（3）人體檢測模塊：紅外熱釋電傳感器
用于檢測車內(nèi)是否有人員存在，是系統(tǒng)啟動與報警邏輯的重要觸發(fā)條件之一。

（4）二氧化碳濃度檢測模塊：SGP30
高靈敏度CO?檢測模塊，用于監(jiān)測車內(nèi)空氣質(zhì)量，判斷是否存在窒息風(fēng)險。

（5）震動檢測模塊：高低電平震動傳感器
用于判斷車輛是否有震動發(fā)生，結(jié)合姿態(tài)傳感器判斷車輛是否靜止或行駛狀態(tài)。

（6）姿態(tài)檢測模塊：ADXL345三軸加速度傳感器
檢測車輛當(dāng)前的姿態(tài)角度和加速度，用于判斷是否處于靜止或行駛狀態(tài)，輔助報警條件判斷。

（7）定位模塊：中科微GPS模塊
獲取車輛地理位置，通過4G模塊上傳至云端，同時在APP和上位機(jī)中通過地圖接口實時顯示。

（8）顯示模塊：0.96寸IIC OLED屏
本地顯示模塊，用于展示實時采集的數(shù)據(jù)，包括溫濕度、CO?濃度、是否有人、定位信息等。

（9）聯(lián)網(wǎng)通信模塊：合宙Air780E 4G模塊
實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程上傳與通信，支持MQTT協(xié)議連接華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺，同時具備短信發(fā)送功能，完成報警和求助消息的傳遞。

（10）報警模塊：高電平觸發(fā)有源蜂鳴器
用于在環(huán)境異?；蛑鲃忧笾鷷r發(fā)出本地聲音報警，增強(qiáng)警示效果。

（11）按鍵模塊：4個獨(dú)立按鍵
用于本地翻頁查看數(shù)據(jù)、手動求助報警（SOS），提升交互能力和系統(tǒng)可操作性。

（12）電源模塊：供電采用可充電鋰電池供電。
為各模塊提供穩(wěn)定電壓，確保系統(tǒng)在汽車斷電或未啟動情況下仍可運(yùn)行，提高系統(tǒng)可靠性。

1.4 設(shè)計思路

在夏季高溫環(huán)境下，因兒童被誤鎖車內(nèi)導(dǎo)致的安全事故頻頻發(fā)生，嚴(yán)重危害兒童生命安全。本項目旨在設(shè)計一套集環(huán)境監(jiān)測、人員檢測、智能報警、遠(yuǎn)程通信與定位于一體的車載誤鎖兒童報警系統(tǒng)，通過STM32微控制器對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，結(jié)合多種通信與顯示方式，實現(xiàn)對車內(nèi)兒童安全狀況的實時監(jiān)測與高效預(yù)警。

本系統(tǒng)整體設(shè)計從功能實用性、安全性與可擴(kuò)展性出發(fā)，首先通過紅外熱釋電人體檢測模塊判斷車內(nèi)是否存在人員。在人員存在的前提下，系統(tǒng)將啟動環(huán)境監(jiān)測模塊，對車內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度進(jìn)行持續(xù)采集。若環(huán)境參數(shù)超過安全閾值，系統(tǒng)將進(jìn)入預(yù)警模式，啟動蜂鳴器本地報警，并通過4G模塊遠(yuǎn)程發(fā)送報警信息，通知監(jiān)護(hù)人及時處理。

為提高判斷的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)還集成了震動檢測與姿態(tài)檢測功能。通過震動傳感器和ADXL345加速度模塊，可判斷車輛是否處于靜止?fàn)顟B(tài)，以避免車輛行駛過程中誤觸發(fā)報警機(jī)制。同時，設(shè)計中還加入了自動通風(fēng)控制模塊，在環(huán)境惡化初期即進(jìn)行空氣流通，以降低危險等級。

在通信設(shè)計方面，系統(tǒng)選用合宙Air780E 4G模塊，實現(xiàn)與華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺的實時連接，采用MQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至云端，遠(yuǎn)程APP和上位機(jī)軟件可實時獲取車輛信息。移動端APP集成百度地圖接口，可實時查看車輛定位，并接收報警與求助推送信息，形成從“監(jiān)測→判斷→報警→響應(yīng)”的完整閉環(huán)。

此外，系統(tǒng)還設(shè)有主動SOS求助功能，車內(nèi)人員可通過物理按鍵發(fā)送求助信息，實現(xiàn)緊急情況下的自助報警。所有信息均可在本地通過OLED屏進(jìn)行實時顯示，便于用戶在車內(nèi)查看各項狀態(tài)。

通過模塊化設(shè)計思路，各功能模塊之間既獨(dú)立又協(xié)同，便于后期擴(kuò)展與維護(hù)。系統(tǒng)整體追求高可靠性、強(qiáng)實用性和良好的人機(jī)交互體驗，為預(yù)防兒童車內(nèi)被誤鎖提供有效技術(shù)手段。

1.5 系統(tǒng)功能總結(jié)

序號	功能名稱	功能說明
1	人體存在檢測	利用紅外熱釋電傳感器判斷車內(nèi)是否有人存在。
2	二氧化碳濃度檢測	實時檢測車內(nèi)CO?濃度，判斷空氣是否存在窒息風(fēng)險。
3	溫濕度檢測	檢測車內(nèi)溫度和濕度，作為環(huán)境安全判斷依據(jù)。
4	車輛姿態(tài)檢測	利用三軸加速度計檢測車輛是否處于靜止或運(yùn)動狀態(tài)。
5	震動檢測	檢測車輛是否發(fā)生震動，用于輔助判斷車輛狀態(tài)。
6	通風(fēng)風(fēng)扇控制	當(dāng)環(huán)境惡化但未達(dá)到報警閾值時自動啟動風(fēng)扇通風(fēng)換氣。
7	GPS定位	獲取車輛位置信息，通過地圖在APP與上位機(jī)上進(jìn)行顯示。
8	數(shù)據(jù)上云	通過4G模塊與華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺通信，上傳環(huán)境與狀態(tài)數(shù)據(jù)。
9	OLED本地數(shù)據(jù)顯示	將傳感器采集的環(huán)境與車輛狀態(tài)信息顯示在OLED屏幕上。
10	自動報警	若車輛靜止且環(huán)境參數(shù)異常，系統(tǒng)會蜂鳴報警、APP彈窗、短信遠(yuǎn)程報警。
11	主動SOS求助	車內(nèi)人員按下按鈕后，系統(tǒng)主動向APP報警并發(fā)送短信求助信息。
12	APP與上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控	APP和上位機(jī)可實時查看車輛數(shù)據(jù)、接收報警，并查看車輛地圖定位。

1.6 開發(fā)工具的選擇

【1】設(shè)備端開發(fā)

STM32的編程語言選擇C語言，C語言執(zhí)行效率高，C語言編譯出來的可執(zhí)行文件最接近于機(jī)器碼，匯編語言執(zhí)行效率最高，但是匯編的移植性比較差，目前在一些操作系統(tǒng)內(nèi)核里還有一些低配的單片機(jī)使用的較多，平常的單片機(jī)編程還是以C語言為主。C語言的執(zhí)行效率僅次于匯編，語法理解簡單、代碼通用性強(qiáng)，也支持跨平臺，在嵌入式底層、單片機(jī)編程里用的非常多，當(dāng)前的設(shè)計就是采用C語言開發(fā)。

開發(fā)工具選擇Keil，keil是一家世界領(lǐng)先的嵌入式微控制器軟件開發(fā)商，在2015年，keil被ARM公司收購。因為當(dāng)前芯片選擇的是STM32F103系列，STMF103是屬于ARM公司的芯片構(gòu)架、Cortex-M3內(nèi)核系列的芯片，所以使用Kile來開發(fā)STM32是有先天優(yōu)勢的，而keil在各大高校使用的也非常多，很多教科書里都是以keil來教學(xué)，開發(fā)51單片機(jī)、STM32單片機(jī)等等。目前作為MCU芯片開發(fā)的軟件也不只是keil一家獨(dú)大，IAR在MCU微處理器開發(fā)領(lǐng)域里也使用的非常多，IAR擴(kuò)展性更強(qiáng)，也支持STM32開發(fā)，也支持其他芯片，比如：CC2530,51單片機(jī)的開發(fā)。從軟件的使用上來講，IAR比keil更加簡潔，功能相對少一些。如果之前使用過keil，而且使用頻率較多，已經(jīng)習(xí)慣再使用IAR是有點(diǎn)不適應(yīng)界面的。

【2】上位機(jī)開發(fā)

上位機(jī)的開發(fā)選擇Qt框架，編程語言采用C++；Qt是一個1991年由Qt Company開發(fā)的跨平臺C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架。它既可以開發(fā)GUI程序，也可用于開發(fā)非GUI程序，比如控制臺工具和服務(wù)器。Qt是面向?qū)ο蟮目蚣埽褂锰厥獾拇a生成擴(kuò)展（稱為元對象編譯器(Meta Object Compiler, moc)）以及一些宏，Qt很容易擴(kuò)展，并且允許真正地組件編程。Qt能輕松創(chuàng)建具有原生C++性能的連接設(shè)備、用戶界面（UI）和應(yīng)用程序。它功能強(qiáng)大且結(jié)構(gòu)緊湊，擁有直觀的工具和庫。

1.7 參考文獻(xiàn)

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1.8 研究現(xiàn)狀

國內(nèi)車載誤鎖兒童報警系統(tǒng)的研究主要集中在多傳感器融合與低成本方案開發(fā)領(lǐng)域。例如，比亞迪在其部分新能源車型中集成了基于毫米波雷達(dá)的“車內(nèi)生命體征監(jiān)測系統(tǒng)”，通過分析車內(nèi)微動信號（如呼吸、心跳）判斷是否有兒童遺留，觸發(fā)聲光報警并推送手機(jī)通知。該系統(tǒng)已應(yīng)用于比亞迪漢EV車型，實測誤報率低于2%。

深圳科技企業(yè)銳明技術(shù)推出了一款基于STM32F4系列微控制器的車載安全終端，結(jié)合紅外熱釋電傳感器（PIR）和二氧化碳濃度傳感器，通過溫差變化和空氣成分變化雙重驗證車內(nèi)活體存在。該方案已在國內(nèi)多個城市的校車和出租車中試點(diǎn)部署，成功預(yù)警率達(dá)89%。

南京理工大學(xué)團(tuán)隊則提出了基于壓力傳感器的座椅監(jiān)測方案，在兒童安全座椅下方嵌入柔性壓力傳感器陣列，通過STM32H7處理器分析壓力分布模式，結(jié)合車門狀態(tài)信號實現(xiàn)閉環(huán)判斷。該系統(tǒng)在2022年中國大學(xué)生智能汽車競賽中獲得技術(shù)創(chuàng)新獎，并在南京公交集團(tuán)部分車輛上完成實測驗證。

歐美國家在車載兒童防誤鎖領(lǐng)域更注重法規(guī)驅(qū)動型技術(shù)研發(fā)。美國通用汽車自2019年起全系標(biāo)配“Rear Seat Reminder”系統(tǒng)，采用重量傳感器（最大誤差±1.5kg）與車門邏輯判斷的組合方案。當(dāng)系統(tǒng)檢測到后排有物體且車門開啟順序異常時，將在儀表盤顯示警示信息。該方案成本低于5美元，已累計覆蓋超過600萬輛汽車。

以色列初創(chuàng)企業(yè)Vayyar Imaging開發(fā)的4D毫米波雷達(dá)模組（工作頻率60-64GHz），通過微多普勒效應(yīng)捕捉亞毫米級胸腔起伏，配合深度學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)98.3%的活體識別準(zhǔn)確率。該技術(shù)已被沃爾沃XC90車型采用，可在車輛熄火后持續(xù)監(jiān)測30分鐘，功耗僅0.5W。
日本電裝公司創(chuàng)新性地開發(fā)了基于車內(nèi)CO?濃度梯度的檢測系統(tǒng)，通過STM32L4系列低功耗MCU實時分析多個氣體傳感器的數(shù)據(jù)差異。實驗表明，成年人與兒童產(chǎn)生的CO?濃度變化率存在顯著差異（兒童約0.15%/min vs 成人0.25%/min），該系統(tǒng)在豐田普銳斯車型上的實車測試中達(dá)到93.7%的準(zhǔn)確率。

美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）數(shù)據(jù)顯示，2021年后裝式報警裝置市場滲透率美國為17%，中國為6.3%，但中國前裝系統(tǒng)增長率達(dá)41%（2023年數(shù)據(jù)）。韓國起亞最新研發(fā)的UWB生物雷達(dá)系統(tǒng)（精度±1mm）與STM32U5處理器的組合方案，標(biāo)志著行業(yè)向非接觸式高精度檢測方向發(fā)展，其功耗較傳統(tǒng)方案降低67%。

1.9 模塊的技術(shù)詳情介紹

【1】Air780e 4G模塊

Air780E 是由合宙（Ai-Thinker）推出的一款高性能、低功耗的4G全網(wǎng)通通信模塊，支持中國移動、聯(lián)通、電信等運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，具備良好的通信能力與多種功能擴(kuò)展接口，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備、智能硬件、遠(yuǎn)程監(jiān)控等場景中，尤其適用于本項目中對實時通信、遠(yuǎn)程報警、短信發(fā)送和MQTT上云等功能的需求。

該模塊基于紫光展銳的UIS8910DM平臺，集成4G LTE Cat.1網(wǎng)絡(luò)通信能力，具有良好的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持MQTT、HTTP、TCP/IP、UDP等主流協(xié)議，便于與物聯(lián)網(wǎng)云平臺（如華為云IOT）對接。Air780E支持通過AT指令與主控芯片通信，操作靈活、兼容性強(qiáng)，適合嵌入式系統(tǒng)如STM32等MCU進(jìn)行集成開發(fā)。

在遠(yuǎn)程控制和信息推送方面，Air780E具有短信發(fā)送和接收能力，能夠在特定場景下（如誤鎖報警、SOS求助）通過AT指令觸發(fā)發(fā)送短信，提升系統(tǒng)緊急通信的可靠性。此外，它還具備一定的定位能力（支持LBS基站定位），在GPS模塊失效時可作為輔助定位手段。

從硬件接口來看，Air780E模塊體積小巧，采用標(biāo)準(zhǔn)排針封裝，提供UART串口、SIM卡座、天線接口、電源接口等完整硬件資源，便于用戶快速接入系統(tǒng)電路中。其功耗控制優(yōu)異，適合應(yīng)用于電池供電系統(tǒng)中，可滿足低功耗待機(jī)的需求。

Air780E是一款性能穩(wěn)定、協(xié)議完善、易于開發(fā)和集成的4G通信模塊，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信、短信報警、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸等功能的理想選擇，非常契合本項目中對高可靠性無線通信的需求。

【2】MQTT協(xié)議

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協(xié)議）是一種輕量級、發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議，專為低帶寬、不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計。它最早由IBM提出，現(xiàn)已成為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通信的重要協(xié)議之一。由于其高效、低功耗和實時性等特點(diǎn)，MQTT在智能家居、工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程監(jiān)控和車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

MQTT的工作原理基于發(fā)布/訂閱模型。這種模型有別于傳統(tǒng)的客戶端-服務(wù)器模型，通信方不需要直接建立連接。MQTT由三個核心組件構(gòu)成：客戶端、代理（Broker）和主題（Topic）?？蛻舳丝梢宰鳛橄⒌陌l(fā)布者或訂閱者，消息通過代理進(jìn)行路由。代理是一個中間服務(wù)端，用于接收和分發(fā)來自不同客戶端的消息。發(fā)布者發(fā)送消息到一個特定的主題上，代理負(fù)責(zé)將這些消息分發(fā)給所有訂閱了該主題的客戶端。通過這種解耦的架構(gòu)設(shè)計，客戶端之間可以實現(xiàn)松耦合的通信，降低了復(fù)雜性和依賴性。

在MQTT協(xié)議中，消息被分為不同的主題（Topic），例如“home/sensor/temperature”可以用來代表溫度傳感器數(shù)據(jù)。客戶端可以訂閱這個主題，當(dāng)發(fā)布者發(fā)送新的數(shù)據(jù)到該主題時，所有訂閱該主題的客戶端都會收到更新信息。這種靈活的主題結(jié)構(gòu)和層次化的命名規(guī)則，使得MQTT在復(fù)雜場景下也能快速組織和管理消息流。

MQTT協(xié)議支持三種服務(wù)質(zhì)量（QoS）等級，分別為“至多一次”（QoS 0）、“至少一次”（QoS 1）和“僅一次”（QoS 2）。QoS 0表示消息傳輸盡力而為，可能會丟失或重復(fù)；QoS 1確保消息至少送達(dá)一次，但可能會有重復(fù)；QoS 2則確保消息恰好傳輸一次，保證消息的嚴(yán)格可靠性。這種設(shè)計使MQTT能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景，用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的QoS級別。

為了保證通信的安全性，MQTT支持用戶名和密碼驗證，代理可以對連接進(jìn)行身份認(rèn)證。此外，許多實現(xiàn)中還支持TLS/SSL加密通信，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會被竊取或篡改。用戶也可以使用不同的認(rèn)證方式來增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中對安全性的高需求。

MQTT非常注重輕量化和低功耗。它的報文頭非常小，通信開銷很低，這使其特別適合在資源受限的設(shè)備或不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用。MQTT支持“保持連接”和“遺囑消息”功能，客戶端可以在連接斷開時自動向代理發(fā)送遺囑消息，通知其他客戶端連接狀態(tài)的變化。這種特性有助于提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性和系統(tǒng)的可用性。

MQTT的典型使用場景包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)控、消息推送和控制命令的發(fā)布。比如在智能家居中，傳感器可以發(fā)布環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫濕度、煙霧濃度等，控制設(shè)備根據(jù)收到的消息作出響應(yīng)，實現(xiàn)自動化操作。在工業(yè)場景中，MQTT可以幫助收集和管理大規(guī)模設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)集中化和高效的設(shè)備監(jiān)控。

MQTT協(xié)議憑借其低功耗、高效能、實時性強(qiáng)等優(yōu)勢，已成為物聯(lián)網(wǎng)通信的主要協(xié)議之一。它的發(fā)布/訂閱模式簡化了設(shè)備之間的通信，使其特別適合多對多、低延遲、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸場景。MQTT易于使用、拓展性強(qiáng)，為開發(fā)者提供了靈活的解決方案來構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

【3】中科微ATGM336H-GPS模塊

中科微ATGM336H-GPS模塊是一款高性能、低功耗的全球定位模塊，專為衛(wèi)星定位導(dǎo)航應(yīng)用設(shè)計。該模塊集成了GNSS基帶處理器和RF接收器，支持GPS、GLONASS、BDS（北斗）等多種衛(wèi)星系統(tǒng)的定位信號，能夠?qū)崿F(xiàn)快速精準(zhǔn)的定位，并提供穩(wěn)定可靠的位置、速度和時間數(shù)據(jù)。ATGM336H模塊廣泛應(yīng)用于車輛定位、物流跟蹤、無人機(jī)導(dǎo)航、智能穿戴設(shè)備、戶外運(yùn)動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

ATGM336H模塊采用小巧的LCC封裝，尺寸為16mm x 12.2mm x 2.3mm，便于集成到各種緊湊型設(shè)備中。模塊內(nèi)置高靈敏度接收芯片，具有-165dBm的高靈敏度，即使在復(fù)雜環(huán)境下也能快速捕獲和跟蹤衛(wèi)星信號。其冷啟動時間在開闊地帶一般小于30秒，熱啟動時間約為1秒，重捕獲時間小于1秒，使其在車輛移動和各種快速切換的場景下表現(xiàn)出色，定位精度可達(dá)2.5米。

該模塊支持多種工作模式，以滿足不同應(yīng)用的功耗要求。它不僅可以在普通模式下連續(xù)定位，還支持周期性模式和節(jié)電模式，通過關(guān)閉部分功能或降低數(shù)據(jù)輸出頻率來減少功耗，適合電池供電的便攜式設(shè)備。其最低功耗在微安級別，能夠顯著延長電池續(xù)航時間，使其成為移動設(shè)備的理想選擇。

ATGM336H-GPS模塊的接口豐富，支持UART、I2C、SPI等多種通信接口，方便與主控MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。模塊提供的標(biāo)準(zhǔn)NMEA協(xié)議輸出和二進(jìn)制格式數(shù)據(jù)能夠直接對接多種導(dǎo)航應(yīng)用程序。此外，模塊還具有內(nèi)置的天線檢測功能和動態(tài)干擾抑制技術(shù)，有助于在有較強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中保持定位精度，并能實時檢測和報告天線狀態(tài)，進(jìn)一步提高定位可靠性。

為了提高用戶體驗和簡化開發(fā)過程，中科微為ATGM336H模塊提供了完善的開發(fā)手冊和技術(shù)支持，便于開發(fā)者快速上手并將其應(yīng)用到多種設(shè)備中。此外，模塊還支持多衛(wèi)星系統(tǒng)協(xié)同定位的功能，通過融合GPS、BDS、GLONASS等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，提高在市區(qū)、高山、森林等衛(wèi)星信號受限環(huán)境下的定位精度和穩(wěn)定性，使其適用于復(fù)雜環(huán)境的高精度定位需求。

【4】ADXL345加速度傳感器

ADXL345 是 Analog Devices 公司推出的一款高性能、超低功耗的 三軸加速度傳感器。它可用于測量動態(tài)加速度（如運(yùn)動、震動或沖擊）以及靜態(tài)加速度（如重力方向），因其體積小巧、功耗低、靈敏度高，廣泛應(yīng)用于移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、車輛監(jiān)測系統(tǒng)等領(lǐng)域。

ADXL345 內(nèi)部集成了一個16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），可提供 ±2g、±4g、±8g、±16g 多檔量程選擇，用戶可根據(jù)實際需求調(diào)整靈敏度和測量范圍。在本項目中，它主要用于監(jiān)測車輛的姿態(tài)變化，如判斷車輛是否處于靜止、行駛、傾斜或發(fā)生異常震動等狀態(tài)，是判斷車內(nèi)誤鎖報警是否觸發(fā)的重要依據(jù)之一。

該傳感器支持 I2C 和 SPI 兩種數(shù)字通信接口，在STM32系統(tǒng)中通常使用I2C方式與主控芯片通信，通過簡單的寄存器讀取即可獲得X、Y、Z三個方向的加速度數(shù)值。其數(shù)字輸出方式提高了抗干擾能力，尤其適合在復(fù)雜的車載環(huán)境中穩(wěn)定工作。

ADXL345還具備多種智能功能，如自由落體檢測、運(yùn)動檢測、靜止檢測、雙擊/單擊檢測等，可以通過配置寄存器實現(xiàn)事件中斷輸出。這些功能為系統(tǒng)在低功耗監(jiān)測和自動喚醒方面提供了良好的技術(shù)支持，使其不僅能采集姿態(tài)數(shù)據(jù)，還能在關(guān)鍵事件發(fā)生時第一時間響應(yīng)。

在電源方面，ADXL345支持1.8V至3.6V的供電電壓，非常適合與3.3V供電的STM32微控制器直接配合使用。同時，它的待機(jī)功耗極低，僅在數(shù)微安級別，適合對功耗要求嚴(yán)格的車載智能設(shè)備或電池供電系統(tǒng)。

ADXL345 是一款功能全面、精度高、功耗低且通信靈活的三軸加速度傳感器，非常適用于本車載系統(tǒng)中對姿態(tài)判斷、運(yùn)動狀態(tài)分析與低功耗喚醒等功能的實現(xiàn)需求。

【5】SGP30傳感器

SGP30 是 Sensirion 公司推出的一款數(shù)字式空氣質(zhì)量傳感器模塊，集成了多種氣體檢測功能，主要用于測量室內(nèi)空氣中的總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）和二氧化碳當(dāng)量濃度（eCO?）。該傳感器采用先進(jìn)的金屬氧化物（MOX）氣體感應(yīng)技術(shù)，結(jié)合Sensirion獨(dú)特的智能算法，可在極小體積內(nèi)提供穩(wěn)定可靠的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于智能家居、車載空氣監(jiān)測、空氣凈化設(shè)備等領(lǐng)域。

SGP30 的一大特點(diǎn)是其輸出數(shù)據(jù)為數(shù)字信號，通過標(biāo)準(zhǔn)的 I2C 接口 與主控芯片通信，避免了模擬信號易受干擾的問題，非常適合應(yīng)用在車載等復(fù)雜電磁環(huán)境中。在本項目中，SGP30 主要用于檢測車輛內(nèi)部空氣中二氧化碳的當(dāng)量濃度和TVOC濃度，一旦濃度超標(biāo)，即可觸發(fā)報警邏輯，提醒家長兒童被誤鎖在車內(nèi)的危險狀態(tài)。

該模塊內(nèi)部集成了多個微型傳感器陣列，通過溫度補(bǔ)償和環(huán)境自適應(yīng)機(jī)制實現(xiàn)長期穩(wěn)定的測量結(jié)果。值得一提的是，SGP30 不提供直接的 CO? 濃度值，而是通過檢測TVOC并結(jié)合算法估算出eCO?（等效二氧化碳濃度），其精度已足夠滿足誤鎖兒童報警系統(tǒng)中空氣質(zhì)量監(jiān)測的需求。

在電源要求方面，SGP30 工作電壓為 1.8V ~ 3.3V，一般與STM32系統(tǒng)共享3.3V電源即可；同時，傳感器具有較低的功耗，尤其在周期性采樣的應(yīng)用場景下，能夠有效節(jié)省系統(tǒng)能量消耗，有利于提高整個設(shè)備的續(xù)航能力。

SGP30 還提供了一個內(nèi)部基線校準(zhǔn)機(jī)制，允許用戶定期保存和恢復(fù)傳感器的基準(zhǔn)值，提高長期使用中的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度。對于本項目而言，可以在車輛首次啟動或系統(tǒng)初始化時進(jìn)行空氣基線更新，從而獲取更準(zhǔn)確的環(huán)境變化數(shù)據(jù)。

SGP30 是一款高集成度、高靈敏度、低功耗的空氣質(zhì)量檢測傳感器，非常適合本項目中對車內(nèi)空氣質(zhì)量實時監(jiān)測、異常預(yù)警和數(shù)據(jù)上傳等需求的實現(xiàn)，是構(gòu)建兒童誤鎖報警系統(tǒng)關(guān)鍵的感知元件之一。

1.10 摘要

隨著社會安全問題的日益嚴(yán)重，兒童誤鎖車內(nèi)事件頻發(fā)，給家長和社會帶來了極大的安全隱患。為了解決這一問題，本項目設(shè)計了一款基于STM32微控制器的車載誤鎖兒童報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合多種傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測車內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳濃度、震動、車輛姿態(tài)等信息，并通過4G模塊上傳至云平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與報警。當(dāng)車輛出現(xiàn)誤鎖情況，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警，蜂鳴器發(fā)出警示音，同時通過短信和APP彈窗通知車主。此外，系統(tǒng)還具備車輛定位功能，支持SOS求助功能，并通過本地OLED顯示屏實時顯示車輛內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)通過I2C、串口、MQTT等多種通信協(xié)議實現(xiàn)各模塊之間的高效數(shù)據(jù)交換，保障了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性與實時性。項目不僅提高了車內(nèi)兒童的安全性，還為今后的智能車載安全系統(tǒng)設(shè)計提供了有益的參考。

關(guān)鍵字：
車載誤鎖報警，STM32，兒童安全，傳感器，4G模塊，MQTT協(xié)議，遠(yuǎn)程監(jiān)控，SOS求助，車輛定位，云平臺

二、硬件選型(搭建模型參考)

如果大家想自己搭建模型，完成這個項目的功能測試。

那么可以看參考下面的部分硬件模塊選型。

（1）STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板：主控芯片，用于控制各傳感器采集與通信處理。

（2）SHT30溫濕度傳感器模塊：用于采集車內(nèi)環(huán)境的溫度和濕度信息。

（3）SGP30空氣質(zhì)量傳感器模塊：用于檢測車內(nèi)的TVOC總揮發(fā)性有機(jī)物和eCO?（等效二氧化碳濃度）。

（4）紅外熱釋電人體感應(yīng)模塊：用于檢測車內(nèi)是否有人存在。

（5）震動檢測傳感器：檢測車輛是否有震動，用于判斷車輛狀態(tài)。

（6）ADXL345三軸加速度傳感器：用于檢測車輛的姿態(tài)變化，判斷車輛是否在行駛或靜止。

（7）Air780E 4G模塊（合宙）：用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳至華為云IOT平臺、發(fā)送短信等通信功能。

（8）中科微GPS定位模塊：用于獲取車輛當(dāng)前的位置信息，在APP和上位機(jī)中顯示定位地圖。

（9）0.96寸OLED顯示屏（IIC接口）：用于本地實時顯示所有傳感器數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)。

（10）高電平觸發(fā)有源蜂鳴器：用于報警提示，如超溫、超CO?濃度等情況下觸發(fā)警報。

（11）通風(fēng)控制風(fēng)扇（或外循環(huán)電機(jī)控制模塊）：用于車輛空氣流通換氣。

（12）4顆獨(dú)立按鍵模塊：用于頁面切換、SOS緊急求助觸發(fā)等功能。

（13）電源模塊（穩(wěn)壓模塊、移動電源）：提供系統(tǒng)所需的穩(wěn)定電源（3.3V/5V）。

三、部署華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺

華為云官網(wǎng): https://www.huaweicloud.com/

打開官網(wǎng)，搜索物聯(lián)網(wǎng)，就能快速找到 設(shè)備接入IoTDA。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)平臺介紹

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺（IoT 設(shè)備接入云服務(wù)）提供海量設(shè)備的接入和管理能力，將物理設(shè)備聯(lián)接到云，支撐設(shè)備數(shù)據(jù)采集上云和云端下發(fā)命令給設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，配合華為云其他產(chǎn)品，幫助我們快速構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

使用物聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建一個完整的物聯(lián)網(wǎng)解決方案主要包括3部分：物聯(lián)網(wǎng)平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)平臺作為連接業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備的中間層，屏蔽了各種復(fù)雜的設(shè)備接口，實現(xiàn)設(shè)備的快速接入；同時提供強(qiáng)大的開放能力，支撐行業(yè)用戶構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

設(shè)備可以通過固網(wǎng)、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多種網(wǎng)絡(luò)接入物聯(lián)網(wǎng)平臺，并使用LWM2M/CoAP、MQTT、HTTPS協(xié)議將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上報到平臺，平臺也可以將控制命令下發(fā)給設(shè)備。

業(yè)務(wù)應(yīng)用通過調(diào)用物聯(lián)網(wǎng)平臺提供的API，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、命令下發(fā)、設(shè)備管理等業(yè)務(wù)場景。

3.2 開通物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)

地址： https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html

開通免費(fèi)單元。

點(diǎn)擊立即創(chuàng)建。

正在創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)版實例，需要等待片刻。

創(chuàng)建完成之后，點(diǎn)擊詳情。 可以看到標(biāo)準(zhǔn)版實例的設(shè)備接入端口和地址。

下面框起來的就是端口號和域名

點(diǎn)擊實例名稱，可以查看當(dāng)前免費(fèi)單元的配置情況。

開通之后，點(diǎn)擊接入信息，也能查看接入信息。 我們當(dāng)前設(shè)備準(zhǔn)備采用MQTT協(xié)議接入華為云平臺，這里可以看到MQTT協(xié)議的地址和端口號等信息。

總結(jié):

端口號：   MQTT (1883)| MQTTS (8883)    
接入地址： dab1a1f2c6.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com

根據(jù)域名地址得到IP地址信息:

打開Windows電腦的命令行控制臺終端，使用ping 命令。ping一下即可。

Microsoft Windows [版本 10.0.19045.5011]
(c) Microsoft Corporation。保留所有權(quán)利。

C:UsersLenovo>ping dab1a1f2c6.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com

正在 Ping dab1a1f2c6.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com [117.78.5.125] 具有 32 字節(jié)的數(shù)據(jù):
來自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時間=37ms TTL=44
來自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時間=37ms TTL=44
來自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時間=37ms TTL=44
來自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時間=37ms TTL=44

117.78.5.125 的 Ping 統(tǒng)計信息:
    數(shù)據(jù)包: 已發(fā)送 = 4，已接收 = 4，丟失 = 0 (0% 丟失)，
往返行程的估計時間(以毫秒為單位):
    最短 = 37ms，最長 = 37ms，平均 = 37ms

C:UsersLenovo>

MQTT協(xié)議接入端口號有兩個，1883是非加密端口，8883是證書加密端口，單片機(jī)無法加載證書，所以使用1883端口合適。

3.3 創(chuàng)建產(chǎn)品

鏈接：https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-dev/all-product?instanceId=03c5c68c-e588-458c-90c3-9e4c640be7af

（1）創(chuàng)建產(chǎn)品

（2）填寫產(chǎn)品信息

根據(jù)自己產(chǎn)品名字填寫，下面的設(shè)備類型選擇自定義類型。

（3）產(chǎn)品創(chuàng)建成功

創(chuàng)建完成之后點(diǎn)擊查看詳情。

（4）添加自定義模型

產(chǎn)品創(chuàng)建完成之后，點(diǎn)擊進(jìn)入產(chǎn)品詳情頁面，翻到最下面可以看到模型定義。

模型簡單來說： 就是存放設(shè)備上傳到云平臺的數(shù)據(jù)。

你可以根據(jù)自己的產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)建。

比如：

煙霧可以叫  MQ2
溫度可以叫  Temperature
濕度可以叫  humidity
火焰可以叫  flame
其他的傳感器自己用單詞簡寫命名即可。 這就是你的單片機(jī)設(shè)備端上傳到服務(wù)器的數(shù)據(jù)名字。

先點(diǎn)擊自定義模型。

再創(chuàng)建一個服務(wù)ID。

接著點(diǎn)擊新增屬性。

3.4 添加設(shè)備

產(chǎn)品是屬于上層的抽象模型，接下來在產(chǎn)品模型下添加實際的設(shè)備。添加的設(shè)備最終需要與真實的設(shè)備關(guān)聯(lián)在一起，完成數(shù)據(jù)交互。

（1）注冊設(shè)備

（2）根據(jù)自己的設(shè)備填寫

（3）保存設(shè)備信息

創(chuàng)建完畢之后，點(diǎn)擊保存并關(guān)閉，得到創(chuàng)建的設(shè)備密匙信息。該信息在后續(xù)生成MQTT三元組的時候需要使用。

（4）設(shè)備創(chuàng)建完成

（5）設(shè)備詳情

3.5 MQTT協(xié)議主題訂閱與發(fā)布

（1）MQTT協(xié)議介紹

當(dāng)前的設(shè)備是采用MQTT協(xié)議與華為云平臺進(jìn)行通信。

MQTT是一個物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，它被設(shè)計用于輕量級的發(fā)布/訂閱式消息傳輸，旨在為低帶寬和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。MQTT是專門針對物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的輕量級傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議針對低帶寬網(wǎng)絡(luò)，低計算能力的設(shè)備，做了特殊的優(yōu)化，使得其能適應(yīng)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。目前MQTT擁有各種平臺和設(shè)備上的客戶端，已經(jīng)形成了初步的生態(tài)系統(tǒng)。

MQTT是一種消息隊列協(xié)議，使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合，相對于其他協(xié)議，開發(fā)更簡單；MQTT協(xié)議是工作在TCP/IP協(xié)議上；由TCP/IP協(xié)議提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接；所以，只要具備TCP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以使用MQTT協(xié)議。 本次設(shè)備采用的ESP8266就具備TCP協(xié)議棧，能夠建立TCP連接，所以，配合STM32代碼里封裝的MQTT協(xié)議，就可以與華為云平臺完成通信。

華為云的MQTT協(xié)議接入幫助文檔在這里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_02_2200.html

業(yè)務(wù)流程：

（2）華為云平臺MQTT協(xié)議使用限制

描述	限制
支持的MQTT協(xié)議版本	3.1.1
與標(biāo)準(zhǔn)MQTT協(xié)議的區(qū)別	支持Qos 0和Qos 1支持Topic自定義不支持QoS2不支持will、retain msg
MQTTS支持的安全等級	采用TCP通道基礎(chǔ) + TLS協(xié)議（最高TLSv1.3版本）
單帳號每秒最大MQTT連接請求數(shù)	無限制
單個設(shè)備每分鐘支持的最大MQTT連接數(shù)	1
單個MQTT連接每秒的吞吐量，即帶寬，包含直連設(shè)備和網(wǎng)關(guān)	3KB/s
MQTT單個發(fā)布消息最大長度，超過此大小的發(fā)布請求將被直接拒絕	1MB
MQTT連接心跳時間建議值	心跳時間限定為30至1200秒，推薦設(shè)置為120秒
產(chǎn)品是否支持自定義Topic	支持
消息發(fā)布與訂閱	設(shè)備只能對自己的Topic進(jìn)行消息發(fā)布與訂閱
每個訂閱請求的最大訂閱數(shù)	無限制

（3）主題訂閱格式

幫助文檔地址：https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_02_2200.html

對于設(shè)備而言，一般會訂閱平臺下發(fā)消息給設(shè)備 這個主題。

設(shè)備想接收平臺下發(fā)的消息，就需要訂閱平臺下發(fā)消息給設(shè)備 的主題，訂閱后，平臺下發(fā)消息給設(shè)備，設(shè)備就會收到消息。

如果設(shè)備想要知道平臺下發(fā)的消息，需要訂閱上面圖片里標(biāo)注的主題。

以當(dāng)前設(shè)備為例，最終訂閱主題的格式如下:
$oc/devices/{device_id}/sys/messages/down
    
最終的格式:
$oc/devices/663cb18871d845632a0912e7_dev1/sys/messages/down

（4）主題發(fā)布格式

對于設(shè)備來說，主題發(fā)布表示向云平臺上傳數(shù)據(jù)，將最新的傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)上傳到云平臺。

這個操作稱為：屬性上報。

幫助文檔地址：https://support.huaweicloud.com/usermanual-iothub/iot_06_v5_3010.html

根據(jù)幫助文檔的介紹， 當(dāng)前設(shè)備發(fā)布主題，上報屬性的格式總結(jié)如下：

發(fā)布的主題格式:
$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report
 
最終的格式:
$oc/devices/663cb18871d845632a0912e7_dev1/sys/properties/report
發(fā)布主題時，需要上傳數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)格式是JSON格式。

上傳的JSON數(shù)據(jù)格式如下:

{
  "services": [
    {
      "service_id": <填服務(wù)ID>,
      "properties": {
        "<填屬性名稱1>": <填屬性值>,
        "<填屬性名稱2>": <填屬性值>,
        ..........
      }
    }
  ]
}
根據(jù)JSON格式，一次可以上傳多個屬性字段。 這個JSON格式里的，服務(wù)ID，屬性字段名稱，屬性值類型，在前面創(chuàng)建產(chǎn)品的時候就已經(jīng)介紹了，不記得可以翻到前面去查看。

根據(jù)這個格式，組合一次上傳的屬性數(shù)據(jù):
{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"你的字段名字1":30,"你的字段名字2":10,"你的字段名字3":1,"你的字段名字4":0}}]}

3.6 MQTT三元組

MQTT協(xié)議登錄需要填用戶ID，設(shè)備ID，設(shè)備密碼等信息，就像我們平時登錄QQ，微信一樣要輸入賬號密碼才能登錄。MQTT協(xié)議登錄的這3個參數(shù)，一般稱為MQTT三元組。

接下來介紹，華為云平臺的MQTT三元組參數(shù)如何得到。

（1）MQTT服務(wù)器地址

要登錄MQTT服務(wù)器，首先記得先知道服務(wù)器的地址是多少，端口是多少。

幫助文檔地址：https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-portal/home

MQTT協(xié)議的端口支持1883和8883，它們的區(qū)別是：8883 是加密端口更加安全。但是單片機(jī)上使用比較困難，所以當(dāng)前的設(shè)備是采用1883端口進(jìn)連接的。

根據(jù)上面的域名和端口號，得到下面的IP地址和端口號信息： 如果設(shè)備支持填寫域名可以直接填域名，不支持就直接填寫IP地址。 （IP地址就是域名解析得到的）

華為云的MQTT服務(wù)器地址：117.78.5.125
華為云的MQTT端口號：1883

如何得到IP地址？如何域名轉(zhuǎn)IP？ 打開Windows的命令行輸入以下命令。

ping  ad635970a1.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com

（2）生成MQTT三元組

華為云提供了一個在線工具，用來生成MQTT鑒權(quán)三元組： https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

打開這個工具，填入設(shè)備的信息（也就是剛才創(chuàng)建完設(shè)備之后保存的信息），點(diǎn)擊生成，就可以得到MQTT的登錄信息了。

下面是打開的頁面：

填入設(shè)備的信息： （上面兩行就是設(shè)備創(chuàng)建完成之后保存得到的）

直接得到三元組信息。

得到三元組之后，設(shè)備端通過MQTT協(xié)議登錄鑒權(quán)的時候，填入?yún)?shù)即可。

ClientId  663cb18871d845632a0912e7_dev1_0_0_2024050911
Username  663cb18871d845632a0912e7_dev1
Password  71b82deae83e80f04c4269b5bbce3b2fc7c13f610948fe210ce18650909ac237

3.7 模擬設(shè)備登錄測試

經(jīng)過上面的步驟介紹，已經(jīng)創(chuàng)建了產(chǎn)品，設(shè)備，數(shù)據(jù)模型，得到MQTT登錄信息。 接下來就用MQTT客戶端軟件模擬真實的設(shè)備來登錄平臺。測試與服務(wù)器通信是否正常。

MQTT軟件下載地址【免費(fèi)】： https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/89928772

（1）填入登錄信息

打開MQTT客戶端軟件，對號填入相關(guān)信息（就是上面的文本介紹）。然后，點(diǎn)擊登錄，訂閱主題，發(fā)布主題。

（2）打開網(wǎng)頁查看

完成上面的操作之后，打開華為云網(wǎng)頁后臺，可以看到設(shè)備已經(jīng)在線了。

點(diǎn)擊詳情頁面，可以看到上傳的數(shù)據(jù)：

到此，云平臺的部署已經(jīng)完成，設(shè)備已經(jīng)可以正常上傳數(shù)據(jù)了。

（3）MQTT登錄測試參數(shù)總結(jié)

MQTT服務(wù)器:  117.78.5.125
MQTT端口號:  183

//物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)備信息
#define MQTT_ClientID "663cb18871d845632a0912e7_dev1_0_0_2024050911"
#define MQTT_UserName "663cb18871d845632a0912e7_dev1"
#define MQTT_PassWord "71b82deae83e80f04c4269b5bbce3b2fc7c13f610948fe210ce18650909ac237"

//訂閱與發(fā)布的主題
#define SET_TOPIC  "$oc/devices/663cb18871d845632a0912e7_dev1/sys/messages/down"  //訂閱
#define POST_TOPIC "$oc/devices/663cb18871d845632a0912e7_dev1/sys/properties/report"  //發(fā)布


發(fā)布的數(shù)據(jù):
{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"你的字段名字1":30,"你的字段名字2":10,"你的字段名字3":1,"你的字段名字4":0}}]}

3.8 創(chuàng)建IAM賬戶

創(chuàng)建一個IAM賬戶，因為接下來開發(fā)上位機(jī)，需要使用云平臺的API接口，這些接口都需要token進(jìn)行鑒權(quán)。簡單來說，就是身份的認(rèn)證。 調(diào)用接口獲取Token時，就需要填寫IAM賬號信息。所以，接下來演示一下過程。

地址: https://console.huaweicloud.com/iam/?region=cn-north-4#/iam/users

**【1】獲取項目憑證 ** 點(diǎn)擊左上角用戶名，選擇下拉菜單里的我的憑證

項目憑證:

28add376c01e4a61ac8b621c714bf459

【2】創(chuàng)建IAM用戶

鼠標(biāo)放在左上角頭像上，在下拉菜單里選擇統(tǒng)一身份認(rèn)證。

點(diǎn)擊左上角創(chuàng)建用戶。

創(chuàng)建成功：

【3】創(chuàng)建完成

用戶信息如下：

主用戶名  l19504562721
IAM用戶  ds_abc
密碼     DS12345678

3.9 獲取影子數(shù)據(jù)

幫助文檔：https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_0079.html

設(shè)備影子介紹：

設(shè)備影子是一個用于存儲和檢索設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)信息的JSON文檔。
每個設(shè)備有且只有一個設(shè)備影子，由設(shè)備ID唯一標(biāo)識
設(shè)備影子僅保存最近一次設(shè)備的上報數(shù)據(jù)和預(yù)期數(shù)據(jù)
無論該設(shè)備是否在線，都可以通過該影子獲取和設(shè)置設(shè)備的屬性

簡單來說：設(shè)備影子就是保存，設(shè)備最新上傳的一次數(shù)據(jù)。

我們設(shè)計的軟件里，如果想要獲取設(shè)備的最新狀態(tài)信息，就采用設(shè)備影子接口。

如果對接口不熟悉，可以先進(jìn)行在線調(diào)試：https://apiexplorer.developer.huaweicloud.com/apiexplorer/doc?product=IoTDA&api=ShowDeviceShadow

在線調(diào)試接口，可以請求影子接口，了解請求，與返回的數(shù)據(jù)格式。

調(diào)試完成看右下角的響應(yīng)體，就是返回的影子數(shù)據(jù)。

設(shè)備影子接口返回的數(shù)據(jù)如下：

{
 "device_id": "663cb18871d845632a0912e7_dev1",
 "shadow": [
  {
   "service_id": "stm32",
   "desired": {
    "properties": null,
    "event_time": null
   },
   "reported": {
    "properties": {
     "DHT11_T": 18,
     "DHT11_H": 90,
     "BH1750": 38,
     "MQ135": 70
    },
    "event_time": "20240509T113448Z"
   },
   "version": 3
  }
 ]
}

調(diào)試成功之后，可以得到訪問影子數(shù)據(jù)的真實鏈接，接下來的代碼開發(fā)中，就采用Qt寫代碼訪問此鏈接，獲取影子數(shù)據(jù)，完成上位機(jī)開發(fā)。

鏈接如下：

https://ad635970a1.st1.iotda-app.cn-north-4.myhuaweicloud.com:443/v5/iot/28add376c01e4a61ac8b621c714bf459/devices/663cb18871d845632a0912e7_dev1/shadow

3.10 訪問接口的代碼實現(xiàn)

（1）配置 Qt 項目

在 Qt 項目的 .pro 文件中，加入對 libcurl 的支持：

QT += core
CONFIG += console
CONFIG -= app_bundle

INCLUDEPATH += /usr/include/curl  # 根據(jù)你的系統(tǒng)設(shè)置 libcurl 的路徑
LIBS += -lcurl  # 鏈接 libcurl 庫

SOURCES += main.cpp

（2）代碼實現(xiàn)

main.cpp 文件中實現(xiàn)代碼如下：

#include <QCoreApplication>
#include <curl/curl.h>
#include <QDebug>
#include <QString>
#include <QByteArray>

// 回調(diào)函數(shù)，處理libcurl下載數(shù)據(jù)
size_t WriteCallback(void *contents, size_t size, size_t nmemb, void *userp) {
    size_t totalSize = size * nmemb;
    QByteArray *response = static_cast<QByteArray *>(userp);
    response->append(static_cast<char *>(contents), totalSize);
    return totalSize;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 初始化libcurl
    CURL *curl;
    CURLcode res;
    QByteArray responseData;  // 用于存儲響應(yīng)數(shù)據(jù)

    curl_global_init(CURL_GLOBAL_DEFAULT);
    curl = curl_easy_init();
    if (curl) {
        // 設(shè)置訪問URL
        const QString url = "https://ad635970a1.st1.iotda-app.cn-north-4.myhuaweicloud.com:443/v5/iot/28add376c01e4a61ac8b621c714bf459/devices/663cb18871d845632a0912e7_dev1/shadow";

        // 設(shè)置HTTP請求頭
        struct curl_slist *headers = NULL;
        headers = curl_slist_append(headers, "Authorization: Bearer <Your_Access_Token>"); // 這里需要替換為你的實際 token

        curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_URL, url.toStdString().c_str());
        curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_HTTPHEADER, headers);
        curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEFUNCTION, WriteCallback);
        curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEDATA, &responseData);

        // 發(fā)起GET請求
        res = curl_easy_perform(curl);

        if (res != CURLE_OK) {
            qDebug() << "Curl request failed:" << curl_easy_strerror(res);
        } else {
            qDebug() << "Response data:" << responseData;
        }

        // 清理
        curl_easy_cleanup(curl);
        curl_slist_free_all(headers);
    }

    curl_global_cleanup();

    return a.exec();
}

3.11 數(shù)據(jù)解析代碼

在 Qt 中使用 CJSON (一個用于解析 JSON 數(shù)據(jù)的輕量級 C 庫) 來解析返回的 JSON 數(shù)據(jù)。

（1）配置 Qt 項目

在 Qt 項目的 .pro 文件中，確保包括了 CJSON 的頭文件，并鏈接 CJSON 的源代碼。

QT += core
CONFIG += console
CONFIG -= app_bundle

SOURCES += main.cpp 
           cJSON.c  # 將 cJSON.c 文件添加到你的項目中

INCLUDEPATH += path/to/cjson/  # 添加 CJSON 頭文件的路徑

LIBS += -lcurl  # 鏈接 libcurl 庫

（2）解析 JSON 數(shù)據(jù)的完整代碼

在 main.cpp 中，以下代碼展示了如何解析你提供的 JSON 數(shù)據(jù)。

#include <QCoreApplication>
#include <curl/curl.h>
#include <QDebug>
#include <QString>
#include <QByteArray>
#include "cJSON.h"

// 回調(diào)函數(shù)，處理libcurl下載數(shù)據(jù)
size_t WriteCallback(void *contents, size_t size, size_t nmemb, void *userp) {
    size_t totalSize = size * nmemb;
    QByteArray *response = static_cast<QByteArray *>(userp);
    response->append(static_cast<char *>(contents), totalSize);
    return totalSize;
}

// 解析 JSON 數(shù)據(jù)
void parseJson(const QByteArray &data) {
    // 將 QByteArray 轉(zhuǎn)換為 char*
    const char* jsonData = data.constData();

    // 解析 JSON
    cJSON *root = cJSON_Parse(jsonData);
    if (root == NULL) {
        qDebug() << "Error parsing JSON.";
        return;
    }

    // 解析 "device_id"
    cJSON *deviceId = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(root, "device_id");
    if (cJSON_IsString(deviceId) && (deviceId->valuestring != NULL)) {
        qDebug() << "Device ID:" << deviceId->valuestring;
    }

    // 解析 "shadow" 數(shù)組
    cJSON *shadow = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(root, "shadow");
    if (cJSON_IsArray(shadow)) {
        cJSON *shadowItem = NULL;
        cJSON_ArrayForEach(shadowItem, shadow) {
            // 解析每個 shadow 項目
            cJSON *serviceId = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(shadowItem, "service_id");
            if (cJSON_IsString(serviceId) && (serviceId->valuestring != NULL)) {
                qDebug() << "Service ID:" << serviceId->valuestring;
            }

            // 解析 "reported" 對象
            cJSON *reported = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(shadowItem, "reported");
            if (cJSON_IsObject(reported)) {
                // 解析 "properties" 對象
                cJSON *properties = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(reported, "properties");
                if (cJSON_IsObject(properties)) {
                    cJSON *data1 = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(properties, "data1");
                    if (cJSON_IsNumber(data1)) {
                        qDebug() << "data1:" << data1->valueint;
                    }
                    cJSON *data2 = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(properties, "data2");
                    if (cJSON_IsNumber(data2)) {
                        qDebug() << "data2:" << data2->valueint;
                    }
                    cJSON *data3 = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(properties, "data3");
                    if (cJSON_IsNumber(data3)) {
                        qDebug() << "data3:" << data3->valueint;
                    }
                    cJSON *data4 = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(properties, "data4");
                    if (cJSON_IsNumber(data4)) {
                        qDebug() << "data4:" << data4->valueint;
                    }
                }

                // 解析 "event_time"
                cJSON *eventTime = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(reported, "event_time");
                if (cJSON_IsString(eventTime) && (eventTime->valuestring != NULL)) {
                    qDebug() << "Event Time:" << eventTime->valuestring;
                }
            }

            // 解析 version
            cJSON *version = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(shadowItem, "version");
            if (cJSON_IsNumber(version)) {
                qDebug() << "Version:" << version->valueint;
            }
        }
    }

    // 釋放 JSON 對象
    cJSON_Delete(root);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 模擬獲取到的 JSON 數(shù)據(jù)
    QByteArray jsonData = R"(
    {
        "device_id": "663cb18871d845632a0912e7_dev1",
        "shadow": [
            {
                "service_id": "stm32",
                "desired": {
                    "properties": null,
                    "event_time": null
                },
                "reported": {
                    "properties": {
                        "data1": 18,
                        "data2": 90,
                        "data3": 38,
                        "data4": 70
                    },
                    "event_time": "20240509T113448Z"
                },
                "version": 3
            }
        ]
    })";

    // 調(diào)用解析函數(shù)
    parseJson(jsonData);

    return a.exec();
}

四、STM32設(shè)備端代碼設(shè)計

設(shè)計思路：

1. 初始化階段：
   • 配置 STM32F103C8T6 的系統(tǒng)時鐘。
   • 初始化外設(shè)（GPIO、I2C、UART、SPI等）。
   • 配置中斷和定時器（例如用于定期采集傳感器數(shù)據(jù)）。
2. 模塊初始化：
   • 初始化傳感器模塊（如 SGP30、SHT30、ADXL345、紅外熱釋電傳感器、震動傳感器、GPS模塊等）。
   • 初始化蜂鳴器和OLED顯示屏。
   • 初始化4G模塊（Air780E）用于發(fā)送短信和云數(shù)據(jù)上傳。
3. 數(shù)據(jù)采集與處理：
   • 定期讀取傳感器數(shù)據(jù)（如溫濕度、二氧化碳濃度、車輛姿態(tài)、震動等）。
   • 對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（例如，對溫濕度和二氧化碳濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值判斷）。
4. 報警機(jī)制：
   • 判斷傳感器數(shù)據(jù)是否超出預(yù)設(shè)閾值（如溫濕度過高、二氧化碳濃度過高、車輛姿態(tài)異常等）。
   • 當(dāng)檢測到異常時，通過蜂鳴器報警，并觸發(fā)短信報警（通過4G模塊）和APP上位機(jī)彈窗。
5. 數(shù)據(jù)上傳：
   • 定期通過4G模塊（Air780E）將采集到的傳感器數(shù)據(jù)上傳至華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺。
   • 支持通過MQTT協(xié)議上傳數(shù)據(jù)。
6. 定位與SOS功能：
   • 定期獲取GPS模塊數(shù)據(jù)，實現(xiàn)車輛定位。
   • 如果用戶按下SOS按鈕，則觸發(fā)報警機(jī)制并發(fā)送求助短信。
7. 主循環(huán)：
   • 主循環(huán)不斷執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)檢查、報警和數(shù)據(jù)上傳等任務(wù)。

main.c代碼框架：

#include "stm32f10x.h"
#include "SHT30.h"
#include "SGP30.h"
#include "ADXL345.h"
#include "GPS.h"
#include "OLED.h"
#include "Buzzer.h"
#include "Air780E.h"
#include "GPIO.h"
#include "I2C.h"
#include "UART.h"
#include "Timer.h"

// 定義閾值
#define TEMP_THRESHOLD 30  // 溫度閾值（單位：℃）
#define CO2_THRESHOLD 1000 // 二氧化碳濃度閾值（單位：ppm）
#define VIBRATION_THRESHOLD 100 // 震動閾值

// 全局變量定義
float temperature, humidity, co2_concentration;
float acceleration_x, acceleration_y, acceleration_z;
float latitude, longitude;
uint8_t vibration_status;
uint8_t is_vehicle_locked = 0;  // 判斷是否誤鎖
uint8_t sos_button_pressed = 0;  // SOS按鈕狀態(tài)

// 模塊初始化函數(shù)
void InitModules(void) {
    // 初始化GPIO、I2C、UART等外設(shè)
    GPIO_Init();
    I2C_Init();
    UART_Init();
    OLED_Init();
    Buzzer_Init();
    Air780E_Init();
    GPS_Init();
    ADXL345_Init();
    SGP30_Init();
    SHT30_Init();
    Timer_Init();
}

// 傳感器數(shù)據(jù)采集函數(shù)
void CollectSensorData(void) {
    // 讀取溫濕度數(shù)據(jù)
    temperature = SHT30_ReadTemperature();
    humidity = SHT30_ReadHumidity();

    // 讀取空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)（CO2 和 TVOC）
    co2_concentration = SGP30_ReadCO2();
    
    // 讀取加速度傳感器數(shù)據(jù)（用于檢測車輛姿態(tài)）
    ADXL345_ReadAcceleration(&acceleration_x, &acceleration_y, &acceleration_z);
    
    // 讀取震動傳感器數(shù)據(jù)
    vibration_status = ReadVibrationSensor();

    // 讀取GPS定位數(shù)據(jù)
    GPS_ReadLocation(&latitude, &longitude);
}

// 檢查異常并報警
void CheckForWarnings(void) {
    // 判斷是否誤鎖
    if (acceleration_z < VIBRATION_THRESHOLD && temperature > TEMP_THRESHOLD && co2_concentration > CO2_THRESHOLD) {
        is_vehicle_locked = 1;  // 誤鎖報警
        Buzzer_Alarm();
        Air780E_SendSMS("Warning: Child locked inside the vehicle!");
        OLED_DisplayWarning("Child locked in car!");
    }

    // 如果SOS按鈕被按下
    if (sos_button_pressed) {
        Air780E_SendSMS("SOS: Help needed!");
        OLED_DisplayWarning("SOS triggered!");
    }
}

// 數(shù)據(jù)上傳到云平臺
void UploadDataToCloud(void) {
    // 上傳傳感器數(shù)據(jù)至華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺（MQTT）
    char payload[256];
    snprintf(payload, sizeof(payload), "{"temperature": %.2f, "humidity": %.2f, "co2": %.2f, "latitude": %.6f, "longitude": %.6f}",
             temperature, humidity, co2_concentration, latitude, longitude);
    Air780E_MQTTPublish("vehicle_data_topic", payload);
}

// 主循環(huán)
int main(void) {
    // 初始化各個模塊
    InitModules();
    
    while (1) {
        // 定期采集傳感器數(shù)據(jù)
        CollectSensorData();
        
        // 檢查是否有報警條件
        CheckForWarnings();
        
        // 上傳數(shù)據(jù)到云平臺
        UploadDataToCloud();
    }
}

代碼設(shè)計思路：

1. 模塊初始化：在InitModules()函數(shù)中對所有傳感器、外設(shè)（如GPIO、I2C、UART、OLED等）進(jìn)行初始化，為后續(xù)的傳感器數(shù)據(jù)采集、通信和報警做好準(zhǔn)備。
2. 傳感器數(shù)據(jù)采集：CollectSensorData()函數(shù)定期讀取各個傳感器的數(shù)據(jù)（如溫濕度、二氧化碳濃度、加速度、震動、GPS定位等），并保存到相應(yīng)的全局變量中。
3. 報警機(jī)制：CheckForWarnings()函數(shù)對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)且溫濕度、二氧化碳濃度等超標(biāo)，則觸發(fā)誤鎖報警，并通過蜂鳴器、短信和OLED屏幕進(jìn)行報警；若按下了SOS按鈕，則觸發(fā)SOS報警。
4. 數(shù)據(jù)上傳：UploadDataToCloud()函數(shù)將采集到的傳感器數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議上傳到華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺，以便遠(yuǎn)程監(jiān)控。
5. 主循環(huán)：在main()函數(shù)的主循環(huán)中，定期調(diào)用數(shù)據(jù)采集、報警檢查、數(shù)據(jù)上傳等函數(shù)，確保系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行并響應(yīng)異常事件。

五、上位機(jī)開發(fā)

為了方便查看設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，接下來利用Qt開發(fā)一款A(yù)ndroid手機(jī)APP 和 Windows上位機(jī)。

使用華為云平臺提供的API接口獲取設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行可視化顯示，以及遠(yuǎn)程控制設(shè)備。

5.1 Qt開發(fā)環(huán)境安裝

Qt的中文官網(wǎng)： https://www.qt.io/zh-cn/

QT5.12.6的下載地址：https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.6

打開下載鏈接后選擇下面的版本進(jìn)行下載：

如果下載不了，可以在網(wǎng)盤里找到安裝包下載： https://ccnr8sukk85n.feishu.cn/wiki/QjY8weDYHibqRYkFP2qcA9aGnvb?from=from_copylink

軟件安裝時斷網(wǎng)安裝，否則會提示輸入賬戶。

安裝的時候，第一個復(fù)選框里的編譯器可以全選，直接點(diǎn)擊下一步繼續(xù)安裝。

選擇編譯器： （一定要看清楚了）

前面2講解了需要用的API接口，接下來就使用Qt設(shè)計上位機(jī)，設(shè)計界面，完成整體上位機(jī)的邏輯設(shè)計。

【1】新建工程

【2】設(shè)置項目的名稱。

【3】選擇編譯系統(tǒng)

【4】選擇默認(rèn)繼承的類

【5】選擇編譯器

【6】點(diǎn)擊完成

【7】工程創(chuàng)建完成

5.3 切換編譯器

在左下角是可以切換編譯器的。 可以選擇用什么樣的編譯器編譯程序。

目前新建工程的時候選擇了2種編譯器。 一種是mingw32這個編譯Windows下運(yùn)行的程序。 一種是Android編譯器，可以生成Android手機(jī)APP。

不過要注意：Android的編譯器需要配置一些環(huán)境才可以正常使用，這個大家可以看下面的教程配置一下就行了。

Android環(huán)境搭建的博客鏈接： https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/117254453

windows的編譯器就沒有這么麻煩，安裝好Qt就可以編譯使用。

下面我這里就選擇的 mingw32這個編譯器，編譯Windows下運(yùn)行的程序。

5.4 編譯測試功能

創(chuàng)建完畢之后，編譯測試一下功能是否OK。

點(diǎn)擊左下角的綠色三角形按鈕。

正常運(yùn)行就可以看到彈出一個白色的框框。這就表示工程環(huán)境沒有問題了。 接下來就可以放心的設(shè)計界面了。

5.5 設(shè)計UI界面與工程配置

【1】打開UI文件

打開默認(rèn)的界面如下：

【2】開始設(shè)計界面

根據(jù)自己需求設(shè)計界面。

5.5 編譯Windows上位機(jī)

點(diǎn)擊軟件左下角的綠色三角形按鈕進(jìn)行編譯運(yùn)行。

5.6 配置Android環(huán)境

如果想編譯Android手機(jī)APP，必須要先自己配置好自己的Android環(huán)境。（搭建環(huán)境的過程可以自行百度搜索學(xué)習(xí)）

然后才可以進(jìn)行下面的步驟。

【1】選擇Android編譯器

選擇編譯器。

切換編譯器。

【2】創(chuàng)建Android配置文件

創(chuàng)建完成。

【3】配置Android圖標(biāo)與名稱

【3】編譯Android上位機(jī)

Qt本身是跨平臺的，直接選擇Android的編譯器，就可以將程序編譯到Android平臺。

然后點(diǎn)擊構(gòu)建。

成功之后，在目錄下可以看到生成的apk文件，也就是Android手機(jī)的安裝包，電腦端使用QQ發(fā)送給手機(jī)QQ,手機(jī)登錄QQ接收，就能直接安裝。

生成的apk的目錄在哪里呢？ 編譯完成之后，在控制臺會輸出APK文件的路徑。

知道目錄在哪里之后，在Windows的文件資源管理器里，找到路徑，具體看下圖，找到生成的apk文件。

  -- File: D:/QtProject/build-265_AgritechIoTManager-Android_for_arm64_v8a_Clang_Qt_5_12_6_for_Android_ARM64_v8a-Release/android-build//build/outputs/apk/debug/android-build-debug.apk

六、總結(jié)

本項目圍繞當(dāng)前頻發(fā)的兒童被誤鎖車內(nèi)事件，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與多種傳感器融合應(yīng)用，設(shè)計并實現(xiàn)了一套具備檢測、報警、通風(fēng)、定位與遠(yuǎn)程通信等功能的綜合性車載安全系統(tǒng)。系統(tǒng)以STM32F103C8T6作為主控芯片，結(jié)合SGP30空氣質(zhì)量傳感器、SHT30溫濕度傳感器、紅外人體檢測模塊、震動檢測模塊、GPS定位模塊等，全面實時地監(jiān)控車輛內(nèi)部的環(huán)境狀況與乘員狀態(tài)。

系統(tǒng)通過合宙Air780E 4G模塊接入華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺，采用MQTT協(xié)議實現(xiàn)了穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)上傳與遠(yuǎn)程監(jiān)控。Android端APP與Windows上位機(jī)通過Qt平臺開發(fā)，不僅可實時顯示車輛內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)，還具備定位導(dǎo)航、報警彈窗與短信通知等功能，為使用者提供多終端、高可靠性的操作體驗。此外，系統(tǒng)還支持本地OLED顯示與蜂鳴器報警，并預(yù)設(shè)SOS求助按鍵，為緊急情況下爭取了寶貴的響應(yīng)時間。

整體設(shè)計充分考慮了低功耗、穩(wěn)定性、實時性與安全性，具有良好的擴(kuò)展性和實用性，既能滿足實際使用場景的需求，也為后續(xù)的產(chǎn)品化提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。通過本項目的設(shè)計與實現(xiàn)，體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)在智慧車載安全防護(hù)中的巨大潛力，也為緩解兒童誤鎖車內(nèi)帶來的社會問題貢獻(xiàn)了一份可行的技術(shù)方案。