【《基于单片机的室内空气质量监控系统设计》8800字（论文）】

基于单片机的室内空气质量监控系统设计目录1. 绪论 [14]5.2硬件调试结束了系统的软件调试后，制作实物，使得软件与硬件能够相适配，对硬件进行调试保证设定的功能可以实现。实物制作前需要选择实物必备的元器件，在经过对比元器件的优缺点及类型后进行敲定，最终购入必要的元器件。在学习元器件的使用方法、掌握基本的焊接技能后，将元器件焊接至面包板，用导线将元器件连接至单片机对应的引脚。完成焊接后，将程序烧录进去，以实现功能为目的对硬件进行调试。5.2.1硬件调试过程中遇到的问题1.许多元器件都具有多种类型，不知道哪种型号更适用于本次设计；解决方式：首先设定在设计中需要实现的功能，在网络和书本中查询哪种元器件具备这些功能，挑出几个性价比高的，对他们的优缺点进行对比，最终选择更适合本设计的器件。2.在设定基础功能后发现无法实现；解决方式：起初想选择监测室内二氧化碳浓度，但是二氧化碳无法肉眼看到直观现象且价格较烟雾传感器高出过多，最终采用价格较低的MQ-2烟雾传感器代替二氧化碳传感器。因为是第一次自己动手设计完成实物的制作，在初始准备的过程中有些手足无措，不确定应该选择哪种类型的元器件，担心焊接是否发生虚焊，程序编写是否有错误。通过查询资料及询问老师和同学后找到了明确的方向，设定了功能和具体元器件后进度加快了许多。最终在不断的调试后，系统可以实现预设的所有功能。5.2.2硬件调试分析1.在实物制作前要先制作好电路的原理图，在焊接的过程中对照原理图进行焊接，可以避免在焊接中发生错误影响系统的正常运行。在焊接的过程中要细心，避免发生虚焊现象。焊接导线的过程中要注意是否连接正确，避免导线过多导致焊接错误，在焊接完成后可以用胶将部分导线固定在面包板上。在完成整个电路的焊接后，要进行安全检查，确保实物安全无误后再通电调试。实物制作过程中所需要的系统电路原理图如图5-1所示。图STYLEREF1\s51系统电路原理图2.实物功能：本设计基于单片机STM32为核心展开设计实现所期望的功能，利用DHT11传感器以达到对室内的温湿度情况进行实时监控，选用MQ-2可燃气体传感器监测室内的烟雾浓度值，监测的数值会反映到OLED屏中。在单片机与手机APP配对成功后，通过ESP8266可以实时通过将温度、湿度与烟雾浓度发送到手机APP中。在系统正常运行后LED灯颜色为绿色，当空气中的烟雾浓度值超过15ppm时蜂鸣器发出鸣叫声音报警，LED灯由绿色转换为红色，换气扇工作。室内温度大于30℃时，LED灯由绿色转换为蓝色，换气扇工作，在烟雾浓度恢复到15ppm以下,温度低于30℃后换气扇停止转动，蜂鸣器停止鸣叫。可以在图5-2中看出空气中的温度、湿度与烟雾浓度均处于在正常工作状态，LED灯为绿色，换气扇处于静止状态，蜂鸣器未鸣叫。图5-2实物图3.实物结果：将单片机STM32的USB串口与电脑相接，系统可以正常运行，在正常状态下LED灯为绿色，通过将电脑与手机连接到同一个WiFi网络，配对成功后，通过ESP8266传送数据，如图5-3所示，可以在手机APP中看到室内的温度、湿度与烟雾浓度。图5-3手机APP显示通电后温湿度传感器DHT11开始工作，将检测数据传输到单片机STM32中，当室内温度30℃以上，如图5-4所示，为了降低室内的温度换气扇开始转动，LED灯由绿色转换为蓝色，当监测的室内温度低于30℃时，换气扇由转动状态恢复至静止状态，LED由蓝色转换为绿色。通过ESP8266可以将数据传送到手机APP中查看。图5-4室内温度超过30℃状态通电后烟雾传感器MQ-2开始工作，实时监测室内的烟雾浓度的同时将检测数据传输至单片机STM32中，当室内的烟雾浓度值高于最终设置的最高值15ppm时，如图5-5所示，为了降低室内的烟雾浓度换气扇开始转动，蜂鸣器鸣叫报警，LED灯由绿色转换为红色。当室内的烟雾浓度降低至15ppm以下后，换气扇终止转动，与此同时蜂鸣器停止鸣叫，LED灯由红色转换为绿色。通过ESP8266可以将数据传送到手机APP中查看。图5-5室内烟雾浓度超过15ppm状态6.结论空气质量监控系统这么多年一直在发展，是各个国家都很重视的一部分，在选择这个课题后我对许多相关文献进行了阅读，了解当前技术的发展现状。最开始的时候遇到一些问题，如对STM32单片机未进行系统的、深入的学习，最终通过上网搜索资料和查阅相关文献慢慢学习其引脚功能。对于传感器的了解不多，在查找什么样的传感器可以实现功能的过程中付出了很多努力。本次设计也是第一次自己完整的从零开始制作一个实物，没有老师的指导和图纸参照，因此在实物制作上遇到了许多困难，在学习的过程一一解决。从选题到定稿是一个很漫长的过程，但是在这个过程中也学习到了许多关于STM32单片机和DHT11传感器、MQ-2传感器的相关知识。这次的毕业设计令我关于单片机的学习愈加深化，同时也提高了我在遇事时的独立解决问题能力与实践动手能力，是一段难忘的经历。参考文献张友德,涂时亮,赵志英.单片微型机[M].上海:复旦大学出版社,2010,3-5.陈锐，白政民.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2011.7空气质量监控搭配智能空调控制助力打造安全防疫环境[J].现代制造,2020(10):21.刘洋.基于单片机的室内空气质量监控系统[J].时代农机,2017,44(07):77+80.徐文政.智能家居室内空气质量检测评价与监控系统设计[D].北京工业大学,2017.苏俊飞,常若葵,于永杰,谭金花.家庭室内空气质量监控系统的设计[J].农技服务,2017,34(01):148-149+138.谢超,王正.基于单片机的室内空气质量监测系统设计与实现[J].林业机械与木工设备,2020,48(12):32-36+42.李丽荣,薄立康.STM32技术下单片机的通信技术实验系统设计与实现[J].电子测试,2021(07):30-31.陈双叶,徐文政,丁双春,毋立芳.智能家居室内空气质量检测、评价与监控系统设计[J].信息通信技术,2016,10(03):49-56.付春玲.一种基于STM32的无线智能家居控制系统[P].河南省：CN212623640U,2021-02-26.任晓宁,朱振华,陈志,郭建博,逯彩彩.一种室内空气质量监控系统[P].山西省：CN209326010U,2019-08-30.徐宁.基于模糊神经网络的智能家居室内空气质量监控系统研究[D].中国计量大学,2018.梅霖.室内空气质量监控系统[P].安徽：CN108917106A,2018-11-30.刘文琦,于涛,张杰.一种keil工程的编译方法、系统及设备[P].安徽省：CN112241268A,2021-01-19.AhmedTariq,KumarPras