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【单片机毕业设计推荐】基于 STM32 的室内环境空气质量监测与智能通风控制系统设计，基于 STM32 的多参数室内环境监测及联动报警系统设计（010106）

news 2026/8/9 2:18:47

文章目录

20 个相关毕业设计备选题目
项目研究背景
摘要
总体方案
核心功能
- 基础功能
- 核心功能
- 辅助功能
技术路线
项目演示
关于我们
- 项目案例
- 源码获取

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✌️技术范围：单片机，STM32，52/51单片机、小程序、SpringBoot、SSM、JSP、Vue、PHP、Java、python、爬虫、数据可视化、大数据、物联网、机器学习等设计与开发。
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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的室内环境空气质量监测与智能通风控制系统设计
基于 STM32 的多参数室内环境监测及联动报警系统设计
基于 STM32 单片机的室内空气检测与蓝牙远程控制系统设计
基于 STM32 的温湿度甲醛烟雾 PM2.5 综合监测装置设计与实现
基于 STM32 的室内空气质量采集与自动排风控制系统设计
基于 STM32 的环境多要素检测与手机蓝牙监控系统设计
基于 STM32 单片机的室内环境感知与阈值联动控制系统设计
基于 STM32 的室内空气污染物监测与声光报警系统设计
基于 STM32 的环境数据采集与蓝牙 APP 远程管控系统设计
基于 STM32 的室内多传感器空气质量智能调控装置设计
基于 STM32 的室内环境参数检测与手动自动双模式控制系统设计
基于 STM32 单片机的家居空气质量监测与通风联动系统设计
基于 STM32 的室内污染物实时检测与阈值报警控制系统设计
基于 STM32 的环境感知采集与蓝牙移动端监控平台设计
基于 STM32 的室内空气多指标监测与继电器驱动控制系统设计
基于 STM32 单片机的室内环境监测与设备远程控制系统设计
基于 STM32 的家居环境多参数采集与智能排风报警系统设计
基于 STM32 的室内空气质量感知与按键配置蓝牙管控系统设计
基于 STM32 的多传感器室内环境检测与联动响应系统设计
基于 STM32 单片机的室内空气监测与手机端远程调控系统设计

项目研究背景

随着居民生活水平提升，室内居住环境安全愈发受到社会广泛关注，室内温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 等参数直接影响人体健康，室内空气质量监测已经成为智能家居、室内安防领域重要的研究方向。现阶段传统室内环境监测方案大多存在检测参数单一，智能化程度不足的问题，部分检测设备仅能够完成数据采集展示，缺少本地自动联动控制能力，需要人工完成通风操作，使用便捷性较差。部分设备不具备远程数据查看与控制功能，用户无法脱离现场获取环境状态，阈值修改、设备操控操作繁琐。物联网嵌入式技术快速发展，单片机、各类环境传感器与蓝牙通信模块的成熟应用，为低成本室内环境监测控制系统提供技术基础。针对现有设备存在的痛点，本课题设计一套集多参数采集、本地按键配置、自动联动报警、蓝牙 APP 远程管控于一体的室内空气质量监测控制系统，实现室内多维度环境数据实时采集、本地联动排风报警以及移动端远程管控，满足普通家庭室内环境监测的实际使用需求，具备较好实际应用价值。

摘要

本课题设计一套基于 STM32 单片机的室内空气质量监测与智能控制系统，系统搭载 DHT11、SGP30、MQ‑2、GP2Y1014AU 传感器完成温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 环境参数采集，通过 OLED 屏幕完成本地数据实时显示。系统支持自动、手动、阈值设置三种工作模式，依靠按键完成模式切换、设备控制与阈值参数修改。自动模式下当环境参数超出设定阈值，系统驱动继电器控制风扇排风，同时触发声光报警。系统搭载 JDY‑3x 蓝牙模块，实现手机 APP 远程查看环境数据、设置阈值、控制排风、蜂鸣器以及灯光设备。本系统采用嵌入式开发方案，硬件部署简单，功能完整，可实现室内环境本地监测与远程管控，能够满足家庭室内环境监测的实际使用需求。

总体方案

STM32F103C8T6 单片机主控板：作为系统主控核心，完成全部传感器数据读取、逻辑运算、按键信号解析、继电器与声光模块驱动、蓝牙数据交互处理。选型理由：该型号单片机资源充足，外设接口丰富，资料开源完善，适合本科生嵌入式开发，能够满足多传感器数据处理任务。使用场景：整个系统的数据处理与逻辑调度中心。
DHT11 温湿度传感器：硬件外设，负责采集环境温度与湿度数据。选型理由：成本低廉，接线简单，输出数字信号，满足室内温湿度采集精度需求。使用场景：室内环境温湿度实时采集。
SGP30 甲醛传感器：硬件外设，采集环境甲醛浓度参数。选型理由：数字输出接口，体积小巧，适配室内甲醛检测场景。使用场景：室内甲醛浓度检测。
MQ‑2 烟雾传感器：硬件外设，采集环境烟雾浓度。选型理由：成熟气体检测模块，能够检测烟雾可燃气体，适配室内安防检测。使用场景：室内烟雾浓度监测。
GP2Y1014AU 粉尘传感器：硬件外设，采集环境 PM2.5 粉尘浓度。选型理由：常用低成本粉尘检测模块，适合室内粉尘数据采集。使用场景：室内 PM2.5 粉尘浓度采集。
OLED 液晶显示屏：硬件外设，用于本地实时展示温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 各项采集数据。选型理由：功耗低，显示清晰，驱动简单，适配单片机项目本地数据可视化。使用场景：本地环境数据可视化展示。
独立按键模块：硬件外设，一共 4 路按键，实现模式切换、设备选择、开关控制、阈值增减操作。选型理由：电路简单，IO 口直接驱动，满足本地人机交互需求。使用场景：本地人机交互操作。
继电器模块：硬件外设，外接风扇排风设备。选型理由：单片机可以通过 IO 口控制通断，实现对外部风扇设备驱动。使用场景：超标时驱动外接风扇完成排风。
声光报警模块：硬件外设，由蜂鸣器与 LED 灯光组成，实现超标声光报警。选型理由：驱动简单，实现声光提示，满足报警提示需求。使用场景：环境参数超阈值报警提示。
JDY‑3x 蓝牙模块：通信外设，实现单片机与手机 APP 之间数据收发。选型理由：成本低，串口通信，开发简单，实现无线数据交互。使用场景：手机 APP 和单片机之间远程通信。
PC 计算机：开发硬件环境，用于程序代码编写、编译、程序烧录调试。选型理由：嵌入式程序开发调试基础设备。使用场景：系统开发调试阶段。

整体硬件架构逻辑：单片机作为核心主控单元，各类传感器将环境物理量转换为电信号传输至单片机，单片机完成数据解析运算；按键模块输入用户操作指令；OLED 屏幕完成本地数据输出；继电器、声光模块接收单片机指令完成排风与报警；JDY‑3X 蓝牙模块完成和手机 APP 双向数据交互，实现远程数据查看与远程控制。

核心功能

基础功能

环境温湿度数据采集功能
实现效果：系统上电运行后，DHT11 传感器持续采集室内温度、湿度数据，将数据传输至 STM32 单片机完成解析处理。
操作逻辑：传感器周期性采集环境数据，主控读取传感器输出信号完成数值转换。
用户使用场景：系统不间断获取室内温湿度基础环境信息。
核心作用：获取室内温湿度原始数据，为阈值判断、数据显示、蓝牙上报提供数据源。
实现目标：稳定采集室内环境温湿度数据。
甲醛浓度采集功能
实现效果：SGP30 传感器实时采集室内甲醛浓度，将检测数据上传至主控单片机。
操作逻辑：传感器周期性检测空气甲醛含量，单片机读取解析对应浓度数值。
用户使用场景：实时获取室内甲醛污染程度。
核心作用：提供甲醛浓度原始检测数据，用于阈值判定、本地显示以及蓝牙上报。
实现目标：完成室内甲醛浓度实时检测。
烟雾浓度采集功能
实现效果：MQ‑2 传感器实时采集室内烟雾浓度，数据交由单片机处理。
操作逻辑：传感器检测空气烟雾浓度，输出对应信号，单片机完成数据读取转换。
用户使用场景：监测室内烟雾、可燃气体情况。
核心作用：获取烟雾浓度数据，用于超标报警逻辑判断。
实现目标：稳定采集室内烟雾浓度。
PM2.5 粉尘浓度采集功能
实现效果：GP2Y1014AU 传感器采集室内粉尘 PM2.5 浓度，数据交由主控处理。
操作逻辑：传感器采集粉尘数据，单片机读取并换算出 PM2.5 浓度数值。
用户使用场景：监测室内粉尘污染情况。
核心作用：获取 PM2.5 原始数据，支撑报警、显示、远程上报功能。
实现目标：完成室内 PM2.5 粉尘浓度采集。
OLED 本地数据显示功能
实现效果：OLED 屏幕实时刷新展示温度、湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 五项环境参数。
操作逻辑：单片机将处理完成的各项环境数据发送至 OLED 屏幕，屏幕循环刷新显示。
用户使用场景：用户现场直接查看室内各项环境实时数据。
核心作用：实现本地可视化数据展示，无需手机即可查看环境状态。
实现目标：实时展示全部环境检测参数。

核心功能

多模式按键切换功能
实现效果：通过第一个按键循环切换自动模式、手动模式、阈值设置模式三种系统工作模式。
操作逻辑：每按下一次按键，系统切换一种工作模式，屏幕同步显示当前所处模式。
用户使用场景：用户本地通过按键切换系统工作模式。
核心作用：切换系统工作逻辑，为手动控制、阈值配置、自动联动提供模式入口。
实现目标：实现三种工作模式的切换。
手动模式设备控制功能
实现效果：手动模式下，第二个按键用来切换选中受控设备，第三个按键完成选中设备打开或者关闭操作。
操作逻辑：手动模式运行时，每按下第二个按键切换选择目标受控设备，按下第三个按键切换该设备开关状态。
用户使用场景：用户手动自主控制风扇、声光等外设。
核心作用：脱离自动逻辑，由用户手动管控外接设备。
实现目标：手动模式下完成设备选择与开关控制。
阈值参数设置功能
实现效果：阈值设置模式中，第二个按键切换待修改的阈值项，按键三实现阈值数值增加，按键四实现阈值数值减小。
操作逻辑：进入阈值模式，按键切换选中温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 对应阈值，增减按键修改对应阈值大小。
用户使用场景：用户本地修改各项环境参数报警阈值。
核心作用：自定义各项参数报警触发条件。
实现目标：本地完成全部检测参数阈值配置。
自动模式联动排风报警功能
实现效果：自动模式运行，当检测参数高于用户设定阈值，继电器驱动风扇开启排风，对应条件触发声光报警。温度超阈值仅开启风扇排风；湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 超出阈值，同时开启风扇排风与声光报警。
操作逻辑：单片机实时比对采集环境数据与用户设置阈值，一旦超过阈值，输出电平信号驱动继电器风扇、声光模块工作。
用户使用场景：系统自动监测环境，环境超标自动排风报警。
核心作用：实现环境异常的自动响应处理。
实现目标：参数超标自动完成排风以及对应报警动作。

辅助功能

蓝牙 APP 远程交互功能

实现效果：JDY‑3x 蓝牙模块连接手机 APP，APP 端可以远程查看环境实时数据、远程修改各项阈值、远程控制排风、蜂鸣器、灯光设备开关。 操作逻辑：单片机将环境数据通过蓝牙串口发送手机 APP；APP 下发指令，蓝牙模块传输至单片机，单片机解析指令完成阈值修改、设备控制。 用户使用场景：用户使用手机远距离查看室内环境，远程修改阈值，远程操控外设。 核心作用：实现脱离设备现场的远程监控与控制。 实现目标：完成手机 APP 与单片机双向数据交互。

技术路线

C 语言
用途：STM32 单片机底层业务逻辑开发，传感器数据读取、按键解析、阈值逻辑判断、继电器驱动、串口蓝牙通信程序编写。
选型理由：嵌入式单片机开发主流编程语言，执行效率高，资料丰富，适配 STM32 开发，本科嵌入式课程重点学习语言。
Keil MDK5 开发工具
用途：单片机项目代码编写、编译、调试，程序编译生成 hex 文件，完成程序烧录下载。
选型理由：STM32 单片机开发主流 IDE，调试功能完善，高校嵌入式课程普遍使用。
STM32 HAL 库
用途：单片机外设驱动开发，IO 口、串口、定时器等底层硬件驱动封装，简化传感器、按键、蓝牙模块开发。
选型理由：官方标准库，封装程度高，降低底层开发难度，适合本科学生开发。
OLED 驱动库
用途：实现 OLED 屏幕的初始化、数据刷新、文字数字显示功能。
选型理由：成熟开源驱动代码，可直接移植，快速完成屏幕显示业务。
JDY‑3X 蓝牙串口协议
用途：单片机与手机 APP 之间串口数据收发，自定义通信协议，解析 APP 下发指令，上传采集环境数据。
选型理由：基于串口通信，协议简单，不需要复杂网络配置，适合短距离无线控制场景。
手机蓝牙调试 APP
用途：上位机端调试，接收单片机上传环境数据，下发控制、阈值设置指令，完成系统远程功能验证。
选型理由：无需开发安卓 APP，直接使用现成蓝牙调试软件，满足本科课题调试验证需求。
ST‑Link 下载器
用途：将编译完成程序烧录进 STM32 单片机，在线调试程序。
选型理由：STM32 常用下载调试工具，操作简单稳定。
万用表、杜邦线、电源模块
用途：硬件电路搭建、接线检查、硬件调试，排查硬件故障。
选型理由：嵌入式硬件开发基础调试工具。
串口调试助手
用途：调试蓝牙串口通信，查看收发数据包，排查通信交互逻辑问题。
选型理由：嵌入式开发常用调试软件，方便查看串口数据。
测试工具（实际硬件测试）

用途：系统整体功能测试，验证传感器采集、按键操作、自动联动、蓝牙远程控制全部功能是否正常。 选型理由：嵌入式实物项目依靠硬件实物完成功能验证，保证系统功能符合设计需求。

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发和硬件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。