设计简介：
项目名：空气质量（实物）
项目编号：mcuclub-dz-334
单片机类型：STM32F103C8T6
具体功能：
1、通过MQ-7检测CO值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
2、通过MS1100检测甲醛值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
3、通过MQ-135检测甲苯值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
4、通过SGP30检测TVOC值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
5、通过按键设置各上限值，可以手动控制风扇和净化器、切换模式
6、通过OLED显示屏显示数据
7、通过WIFI模块将测量数据发送到手机端，并可以控制风扇和净化器、切换模式
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基于物联网的CO、甲醛、甲苯、TVOC的测控系统设计
摘 要
现代社会中，空气质量成为了一个日益受到关注的重要议题。随着城市化进程的不断推进，工业化和交通运输的发展，以及人口数量的增加，室内和室外空气质量受到了越来越多的污染和威胁。CO（一氧化碳）、甲醛、甲苯和TVOC（总挥发性有机化合物）等有害气体的浓度升高，对人们的健康和生活质量产生了负面影响。因此，确保室内空气质量达到良好的标准变得至关重要。
本论文基于物联网技术，设计了一款多功能测控系统，用于监测空气中的CO、甲醛、甲苯和TVOC浓度。该系统采用了STM32F103C8T6单片机作为核心控制器，具备以下功能：CO监测： 通过MQ-7传感器检测环境中的CO浓度。一旦CO浓度超过设置的最大值，系统将触发声光报警，同时启动风扇和净化器以改善空气质量。
甲醛监测： 使用MS1100传感器监测室内甲醛浓度。如果甲醛浓度高于设定的最大值，系统将发出声光报警，同时启动风扇和净化器以净化室内空气。甲苯监测： 采用MQ-135传感器监测室内甲苯浓度。当甲苯浓度超过预设的最大值时，系统将进行声光报警，并启动风扇和净化器。TVOC监测： 通过SGP30传感器监测总挥发性有机化合物（TVOC）浓度。如果TVOC浓度高于设置的最大值，系统将触发声光报警，并启动风扇和净化器。手动控制： 用户可以通过按键设置不同的浓度上限值，并手动控制风扇和净化器的开关，以适应不同的需求和情况。数据显示： 使用OLED显示屏实时显示监测到的CO、甲醛、甲苯和TVOC浓度，以便用户随时了解室内空气质量。远程控制： 利用WIFI模块，系统能够将测量数据发送到用户的手机端，并允许用户远程控制风扇和净化器的开关以及切换工作模式，从而实现更便捷的空气质量管理。
本设计充分利用了物联网技术的优势，通过多种传感器和智能控制，提供了一个全面的室内空气质量监测和改善解决方案。它有望在室内环境监测和改善领域发挥积极作用，为用户提供更健康、更舒适的生活空间。
关键词：物联网；空气质量监测；传感器；声光报警；远程控制
Abstract
In modern society, air quality has become an increasingly important concern. With the ongoing process of urbanization, industrialization, the development of transportation, and the increase in population, both indoor and outdoor air quality face growing pollution and threats. Elevated concentrations of harmful gases such as CO (carbon monoxide), formaldehyde, toluene, and TVOC (total volatile organic compounds) have adverse effects on human health and quality of life. Therefore, ensuring good indoor air quality has become crucial.
This paper presents a multifunctional measurement and control system for monitoring the concentrations of CO, formaldehyde, toluene, and TVOC in the air, based on Internet of Things (IoT) technology. The system utilizes the STM32F103C8T6 microcontroller as its core controller and offers the following functionalities:CO Monitoring: Utilizing an MQ-7 sensor to detect the concentration of CO in the environment. If the CO concentration exceeds the predefined maximum value, the system triggers sound and light alarms while simultaneously activating a fan and air purifier to improve air quality.Formaldehyde Monitoring: Employing an MS1100 sensor to measure indoor formaldehyde concentration. In case the formaldehyde concentration surpasses the specified maximum value, the system issues sound and light alarms, along with activating a fan and air purifier to purify indoor air.Toluene Monitoring: Utilizing an MQ-135 sensor to monitor indoor toluene concentration. When the toluene concentration exceeds the preset maximum value, the system initiates sound and light alarms and starts the fan and air purifier.TVOC Monitoring: Using an SGP30 sensor to monitor the concentration of total volatile organic compounds (TVOC). If the TVOC concentration exceeds the defined maximum value, the system triggers sound and light alarms and activates the fan and air purifier.Manual Control: Users can manually set different concentration thresholds and control the fan and air purifier’s operation through buttons to adapt to varying requirements and conditions.Data Display: Real-time display of measured CO, formaldehyde, toluene, and TVOC concentrations is provided via an OLED screen, enabling users to monitor indoor air quality at all times.Remote Control: Leveraging a WiFi module, the system can transmit measurement data to the user’s mobile device and allows remote control of fan and air purifier operation, as well as mode switching, facilitating convenient air quality management.
This design effectively leverages the advantages of IoT technology, utilizing various sensors and intelligent control to offer a comprehensive indoor air quality monitoring and improvement solution. It has the potential to play a positive role in the field of indoor environmental monitoring and improvement, providing users with healthier and more comfortable living spaces.
Keywords: IoT, air quality monitoring, sensors, sound and light alarm, remote control
目 录基于物联网的CO、甲醛、甲苯、TVOC的测控系统设计
摘 要
Abstract
1.绪论
1.1 研究背景及其研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究目标
2.系统方案设计
2.1 整体方案设计
2.2 主要器件选型选择
2.2.1 主控芯片方案选择
2.2.2 一氧化碳检测模块方案选择
2.2.3 甲苯检测模块方案选择
2.2.4 甲醛检测模块方案选择
2.2.5 TVOC检测模块方案选择
2.2.6 显示模块方案选择
3 硬件电路设计
3.1 单片机最小系统
3.2 一氧化碳检测模块电路
3.3 甲苯检测模块电路
3.4 甲醛检测模块电路
3.5 TVOC检测模块电路
3.6 显示模块电路
3.7 独立按键模块电路
3.8 声光报警模块电路
3.9 继电器模块电路
3.10 WIFI模块电路
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 系统主流程设计
4.3 独立按键
4.4 OLED显示流程设计
4.5 WiFi模块子流程设计
5 实物调试
5.1 实物总体设计
5.2 CO测控实物测试
5.3 甲醛测控实物测试
5.4 甲苯测控实物测试
5.5 TVOC检测实物测试
5.6 WIFI远程测控实物测试
总结与展望
参考文献
致谢
附录
附录A：原理图
附录B：PCB
附录C：主程序