设计说明书
总字数：21000+
摘 要
随着工业化以及城市化进程不断加速，室内空气质量方面的问题变得日益受到人们关注，像有害气体、颗粒物以及噪声等各类环境因素，对人们的健康以及生活质量造成了潜在的威胁，开发一种可对室内有害空气成分给予实时监测，并且可及时发出预警的系统，有着关键的意义。
本文设计了一款基于单片机的室内环境监测系统，此系统集成了多种不同的传感器，可针对室内环境展开全面监测，其中系统借助 MS1100 传感器来检测甲醛含量，利用 SGP30 检测二氧化碳 CO₂的浓度，借助 MQ – 135 检测综合空气质量，运用 GP2Y10 检测 PM2.5 的含量，并且借助声音检测模块监测环境噪声情况。一旦检测到的数值超过用户经由按键所设置的阈值，系统便会自动触发声光报警，以此提醒用户采取相应的措施，另外系统还配备了 OLED 显示屏，可实时显示各项检测数据，并且凭借 WiFi 模块把数据传输至手机端，方便用户在任何时间、任何地点查看室内环境的具体状况。该系统有实时性高、检测精度准以及操作简便等特性，可切实提升室内环境的安全性与舒适性，而且系统支持用户进行远程操作，可契合家庭或者办公环境的共享需求，凭借对多种有害空气成分实施实时监测与预警，该系统为用户营造了一个健康、安全的居住与工作环境，特别适用于家庭、办公室、学校等场所，对于保障人体健康以及改善室内环境质量有着关键的现实意义。未来还可扩展传感器的类型，提升系统的适用性。
关键词：室内空气质量；实时监测；单片机；传感器；WiFi
ABSTRACT
Now that the industry is developing faster and faster, the scale of the city is also expanding, people are beginning to be more concerned about the indoor air quality. Like the harmful gases produced by the decoration, the fine particles floating in the air, and various sources of pollution, the pollution sources of noise will quietly affect our physical health and daily life. Therefore, it is really particularly important to study a monitoring system that can detect harmful substances in indoor air at any time and can issue reminders in time.
The main thing about this paper is that we have an indoor environmental monitoring system, using a single-chip microcomputer as the core. The system contains several different sensors that can detect various data in the indoor environment. For example, the MS1100 sensor is used to measure the formaldehyde content, the SGP30 sensor is responsible for detecting carbon dioxide concentration, and the MQ-135 sensor is used to detect air quality, the GP2Y10 sensor is specially designed to measure PM2.5, and an sound detection module can monitor the ambient noise.The system reacts quickly, the measurement results are accurate, and it is not complicated to operate at any time, which can help improve the safety and comfort of the indoor environment. It also has a very practical function to support remote operation, whether it is home or shared with others.
Key words:Indoor Air Quality; Real-Time Monitoring; Single-Chip Microcontroller; Sensor; Wifi
摘 要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 研究内容及各章安排
第2章 系统总体设计
2.1 整体设计方案
2.2 主要模块方案选择
2.2.1 主控芯片选型
2.2.2 甲醛检测模块
2.2.3 二氧化碳检测模块
2.2.4 空气质量检测模块
2.2.5 粉尘检测模块
2.2.6 声音模拟量检测模块
2.2.7 无线通信WiFi模块
2.2.8 显示模块
2.2.9 按键模块
2.2.10 声光报警模块
2.3 本章小结
第3章 系统硬件设计
3.1 主控模块设计
3.1.1 STM32F103C8T6主芯片模块
3.1.2 复位电路
3.1.3 晶振电路
3.1.4单片机最小系统电路
3.2 传感器模块
3.2.1 MS1100甲醛检测电路设计
3.2.2 SGP30二氧化碳检测电路设计
3.2.3 MQ-135空气质量检测电路设计
3.2.4 GP2Y10粉尘检测电路设计
3.2.5 SY声音模拟量检测电路设计
3.3 其他功能模块电路设计
3.3.1 ESP8266无线通信WIFI电路设计
3.3.2 OLED显示电路设计
3.3.3 独立按键电路设计
3.3.4 声光报警电路设计
3.4 电源电路设计
3.5 本章小结
第4章 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
4.6 本章小结
第5章 系统测试与分析
5.1 软硬件测试
5.1.1 系统软件测试
5.1.2 系统硬件测试
5.2 集成测试与功能验证
5.2.1 系统初始化与连接测试
5.2.2 传感器功能测试
5.2.3 阈值设置与报警功能测试
5.2.4 数据传输功能测试
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 原理图
附录B PCB板
附录C 主程序
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