【特纳斯电子】室内空气质量检测-设计说明书_基于单片机的空气质量检测系统设计国内外研究现状

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编号：

T2792205M-LW

设计摘要：

本设计旨在实现一基于单片机的室内空气质量检测系统，通过综合多个传感器的数据，全面监测和控制室内环境。系统集成了MQ-2、MQ-7、MQ-135气体传感器，能够实时监测烟雾浓度、一氧化碳浓度以及其他有害气体，为用户提供及时的健康警示。此外，温湿度传感器用于捕捉室内的湿度和温度变化，以便调节加湿器等设备，确保室内舒适度。光照强度传感器的集成，使得系统能够根据光照水平自动控制灯光，提高能源利用效率。

系统通过步进电机实现模拟窗户的开关，使得室内空气流通得以优化。当监测到危险气体浓度超过预设阈值时，蜂鸣器会发出警报，提醒用户及时采取措施。用户可以通过按键设定不同参数的阈值，从而个性化地管理空气质量标准。此外，系统中的三个继电器用于控制灯光、加湿器和风扇，进一步优化室内环境，提高生活品质。

在实验中，我们验证了系统的可靠性和准确性。通过详细的数据采集和分析，证实了传感器的高精度和稳定性，以及系统在不同情境下的鲁棒性。设计的用户界面友好而直观，易于操作和监测各项参数。

综上所述，基于单片机的室内空气质量检测系统为用户提供了一个智能、全面的室内环境监测解决方案。通过多传感器的集成，系统能够监测多个参数，从而实现自动化的环境优化。然而，未来的研究仍可以进一步改进系统的精度和灵敏度，以适应不同环境的需求。

关键词：单片机、传感器、烟雾浓度、一氧化碳、温湿度

字数：11000+

内容预览：

摘　要

ABSTRACT

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

2.5 温湿度检测方案的选择

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

3.2.1 STM32F103C8T6单片机

3.2.2 晶振电路和复位电路

3.3 液晶屏显示模块

3.4 DHT11传感器检测温湿度模块

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 空气质量检测系统实物测试

5.3 设置阈值测试

5.4WIFI测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2按键调节阈值测试

6.3温度检测测试

结  论

参考文献

致  谢

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

随着城市化进程的不断加快和人们生活水平的提高，人们在室内的时间越来越长，室内环境对于人们的健康和舒适度有着至关重要的影响。然而，室内空气质量问题逐渐引起了广泛关注。室内空气中的有害气体（如烟雾、一氧化碳等）和过高的湿度可能会导致呼吸道疾病、健康问题甚至危及生命。因此，开发一种能够实时监测和控制室内空气质量的系统具有重要的现实意义。

传统上，人们通常通过感观来判断室内空气的质量，但这种方法受主观因素影响较大，而且无法准确地反映空气中有害物质的浓度。因此，开发一种智能化的室内空气质量监测系统可以有效地帮助人们实时了解室内空气状况，及时采取措施来保护健康。

本设计选取了基于单片机的室内空气质量检测系统作为研究对象，通过集成多种传感器来监测烟雾浓度、一氧化碳浓度、温湿度和光照强度等参数，实现了全面的室内环境监测。系统不仅能够准确地测量这些指标，还能根据设定的阈值进行自动控制，如模拟窗户的开关、报警器的触发以及灯光、加湿器、风扇等设备的控制，从而实现室内环境的优化。

在实际意义方面，这个设计为人们提供了一个方便、智能的方法来监测和改善室内空气质量，有助于减少有害物质对人体健康的影响。特别是在高污染地区、季节交替、疫情防控等需要特别关注室内空气质量的情况下，这种系统可以为人们提供实时的健康保护和舒适体验。因此，本设计在提高人们生活质量、促进健康生活方式方面具有重要的现实应用价值。

1.2 国内外研究现状

在室内空气质量检测领域，国内外已经进行了大量的研究和应用。以下是国内外研究现状的一些主要方向和成果：

国内研究现状：传感器技术应用： 许多国内研究着重于传感器技术的应用，如使用气体传感器和湿度传感器来监测室内空气中的有害气体浓度和湿度变化。智能家居系统： 国内研究者开发了一些基于智能家居系统的室内空气质量监测方案，通过与智能设备的连接，实现对空气质量的监测和控制。数据分析与预警： 一些研究聚焦于室内空气质量数据的分析和预警，利用数据挖掘和模型预测技术，提前预警可能出现的空气质量问题。

国外研究现状：传感器网络技术： 国外研究者在室内空气质量监测方面广泛应用传感器网络技术，将多个传感器部署在不同位置，实时监测多个参数。无线通信与云平台： 国外研究强调无线通信和云平台技术的应用，使得室内空气质量数据可以远程传输和存储，用户可以随时随地监测和控制室内环境。人工智能与机器学习： 国外研究在室内空气质量监测方面广泛使用人工智能和机器学习技术，通过算法分析和模式识别，提取有关空气质量的有用信息。

总体而言，国内外的研究都在不同程度上关注了室内空气质量监测技术的发展和应用。然而，目前仍存在一些挑战，如传感器精度、数据处理算法的优化以及系统的实时性等方面的问题，这些都为未来的研究提供了发展方向。本设计可以借鉴国内外研究成果，针对已有问题进行创新性探索，为室内空气质量监测领域的发展做出贡献。

1.3 课题主要内容

本设计是基于单片机的室内空气质量检测系统，主要实现以下功能：

1.可通过MQ-2、MQ-7、MQ-135监测挡墙烟雾浓度、一氧化碳

2.可通过温湿度传感器监测当前温湿度

3.可通过光照强度传感器监测光照强度

4.可通过步进电机模拟窗户开关

5.可通过蜂鸣器进行报警

6.可通过按键设置阈值

7.三个继电器控制灯、加湿、风扇