基于stm32室内空气质量监测（有完整资料）
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编号：
T0882309M
设计简介：
本设计是基于单片机的空气质量监测系统设计，主要实现以下功能：
通过温湿度传感器检测温湿度
通过甲醛检测、一氧化碳、二氧化碳、烟雾浓度等传感器，实现对室内空气质量的实时监测。
当室内空气质量不达标时，系统需要发出声光报警，提醒用户及时采取措施。
通过OLED显示屏，实时显示室内空气质量数据以及采取的措施。
通过步进电机模拟门窗的开关，根据空气质量情况自动进行通风换气。
通过按键控制门窗，报警
通过GSM模块实现远程监控，用户可以通过手机短信随时了解室内空气质量情况。
电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、甲醛电传感器（KQ-2801）、一氧化碳传感器（MQ-7）、二氧化碳传感器（KQ-2801）、烟雾传感器（MQ-2）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：步进电机（ULN2003）,蜂鸣器
人机交互：独立按键，GSM模块（SIM900A）
标签：STM32、OLED12864、DHT11、KQ-2801、MQ-7，MQ-2、ULN2003、SIM900A
题目扩展：基于物联网的空气质量监测系统设计、基于单片机的教室空气质量监测系统设计、基于单片机的智能门窗系统设计
基于stm32室内空气质量监可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：
中控部分概述：
本设计的中控核心是STM32单片机，它扮演着数据处理与指令发出的关键角色。STM32单片机负责接收来自输入部分的各类传感器数据，包括烟雾、温湿度、甲醛、CO、CO2等浓度值，以及独立按键的输入信号。通过内部预设的算法对这些数据进行处理与分析，单片机能够判断当前室内空气质量状况，并据此向输出部分发出相应的控制指令。
输入部分概述：
- MQ-2烟雾传感器：实时检测室内烟雾浓度，为火灾预警提供数据支持。
- DHT11温湿度传感器：精确测量室内温湿度，反映环境舒适度。
- 甲醛检测模块：监测室内甲醛浓度，保障居住者健康。
- MQ-7气体传感器：检测室内CO浓度，预防一氧化碳中毒。
- CO2检测模块：测量室内CO2浓度，辅助判断通风需求。
- 独立按键：提供用户界面交互，支持界面切换、窗户开关及声光报警的关闭。
- 供电电路：为整个系统提供稳定可靠的电源。
输出部分概述：
- OLED显示屏：直观展示室内空气质量数据，支持界面切换及操作反馈。
- ULN2003步进电机驱动：通过控制步进电机模拟窗户的开关，实现自动通风换气。
- 声光报警系统（LED灯+蜂鸣器）：当检测到空气质量不达标时，启动声光报警，提醒用户注意。
- GSM模块：将空气质量数据以短信形式发送至用户手机，实现远程监控。
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是按键。第五部分为LED灯。第六部分是温湿度传感器。第七部分是GSM模块。下图5-1为焊接完整实物图：
图5-1电路焊接总图
5.2信息显示
如图5-2，根据显示界面显示内容；界面0，显示系统名称、窗户的开关、温湿度值。界面1，显示甲醛/CO/CO2和烟雾浓度值。
图5-2 信息显示图
5.3 按键功能测试
如图5-3，按键设置函数首先通过按键扫描函数，获取按键按下的相关信息，通过不同的键值，进行相应变量的改变。如果获取的键值为1，切换界面。如果获取的键值为2，打开窗户。如果获取的键值为3，关闭窗户。如果获取的键值为4，关闭声光报警。
图5-3 按键功能测试显示图
5.4 GSM模块测试
如图5-5所示为GSM模块测试，当温度/甲醛/烟雾/CO/CO2超过设置阈值，电机驱动窗户打开，且进行声光报警，同时通过GSM发送数据短信至手机。。
图5-4 GSM模块测试显示图
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
仿真设计总体包括32单片机芯片、OLED显示屏、按键、蜂鸣器、GSM模块、温湿度传感器。
图6-1 仿真设计总图
6.2 信息显示
如图6-2所示，根据显示界面显示内容；界面0，显示系统名称、窗户的开关、温湿度值。界面1，显示甲醛/CO/CO2和烟雾浓度值。
图6-2信息显示图
6.3 按键功能测试
如图6-3，按键设置函数首先通过按键扫描函数，获取按键按下的相关信息，通过不同的键值，进行相应变量的改变。如果获取的键值为1，切换界面。如果获取的键值为2，打开窗户。如果获取的键值为3，关闭窗户。如果获取的键值为4，关闭声光报警。
图6-3按键功能测试图
6.4 GSM模块串口测试
如图6-4所示为GSM模块串口测试，当温度/甲醛/烟雾/CO/CO2超过设置阈值，电机驱动窗户打开，且进行声光报警，同时通过GSM发送数据短信至手机。。
图6-4加热、通风测试显示图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
随着人们对生活质量的要求不断提高，室内空气质量日益受到关注。本文基于 STM32 微控制器设计并实现了一种室内空气质量监测系统。
该系统旨在实时监测室内空气中的关键参数，包括温度、湿度、二氧化碳浓度、甲醛含量等，为人们提供准确的空气质量信息，以便采取相应的改善措施。
首先，对室内空气质量监测的需求进行了深入分析，明确了系统应具备的功能和性能指标。针对这些需求，选择了合适的传感器来检测不同的空气质量参数。例如，采用高精度的温湿度传感器测量室内的温度和湿度，利用电化学传感器检测甲醛含量，以及使用非分散红外传感器测量二氧化碳浓度。
在硬件设计方面，以 STM32 微控制器为核心，构建了包括传感器模块、数据采集与处理模块、显示模块和通信模块等在内的系统硬件架构。STM32 微控制器负责控制传感器进行数据采集，并对采集到的数据进行处理和分析。显示模块用于实时显示空气质量参数，方便用户直观地了解室内空气质量状况。通信模块则实现了系统与外部设备（如手机、电脑等）的通信，以便用户远程监测室内空气质量。
在软件设计方面，采用了模块化的编程思想，开发了相应的驱动程序和应用程序。驱动程序负责控制传感器的工作和数据采集，应用程序则实现了数据处理、显示和通信等功能。通过软件优化，提高了系统的稳定性和可靠性。
最后，对系统进行了实际测试。测试结果表明，该室内空气质量监测系统能够准确地测量室内空气质量参数，具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点。同时，系统的操作简单方便，具有良好的用户体验。
总之，本文设计的基于 STM32 的室内空气质量监测系统具有重要的现实意义和应用价值，为人们提供了一种有效的室内空气质量监测手段。
关键词：单片机；烟雾检测；人机交互；温湿度传感器；OLED12864；GSM模块
字数：13000+
目录：
设计说明书
合肥特纳斯科技有限公司
摘 要
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 烟雾传感器MQ-2
3.6 GSM模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2信息显示
5.3 按键功能测试
5.4 GSM模块测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2 信息显示
6.3 按键功能测试
6.4 GSM模块串口测试
结 论
参考文献
致 谢