基于物联网的空气质量检测-设计说明书
电子校园网 编号：
T0082203M-LW
设计摘要：
本设计是基于物联网的空气质量检测系统，此系统是以温湿度、甲醛和PM2.5为主要研究对象，STM32F103单片机为主要控制关键。使用DHT11获取温湿度，使用KQ-2801传感器检测当前甲醛浓度，使用PM2.5检测空气中的PM2.5浓度。OLED显示屏主要显示温度、湿度、PM2.5、甲醛浓度和当前模式。功能键可以设置温度阈值、湿度阈值、PM2.5阈值、甲醛阈值和当前模式，还可以通过WiFi将数据上传至腾讯云，在微信小程序中查看数据和设置四个阈值、控制三种电器的开关。当温度大于阈值时，表示空调的的继电器工作；当湿度小于湿度阈值时，控制加湿的继电器工作；当PM2.5大于阈值或甲醛大于阈值时，控制空气净化器的继电器工作。在经济全球化的今天，世界上各个国家都加快自身的经济发展，在这个过程中，或多或少都是以环境破坏和污染为代价的。中国也不例外，在不断加快的经济建设中，污染问题越来越严重。特别是京津冀等工业发达地区，环境污染问题已经严重影响到人民的正常生活。雾霾便是现在人们最为关注的环境污染问题，已经引起了国家的高度重视。种种环境污染问题带来的危害都说明改善环境状态是刻不客缓的。要改善环境问题，就要通过空气检测来了解环境现状。在生活中有着非常大的意义。
关键词：单片机；WiFi模块；阈值报警；温湿度检测；PM2.5检测；甲醛检测
字数：12000+
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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 STM32F103单片机
3.2.2 电源电路和复位电路
3.3 显示模块
3.4 DHT11传感器检测温湿度
3.5 ESP8266-WIFI模块
3.6 PM2.5传感器模块
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 WiFi模块配网
5.3 数据检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 设置湿度阈值实物测试
5.5 设置PM2.5阈值实物测试
5.6 设置甲醛阈值实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2温湿度检测测试
6.3 PM2.5或甲醛检测测试
6.4 设置温度阈值仿真测试
6.5 设置湿度阈值实物测试
6.6 设置PM2.5阈值实物测试
6.7 设置甲醛阈值实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
该设计方案基于实际的环境安全问题。随着工业化和城市化的快速发展，空气质量污染已成为全球面临的严峻环境挑战之一。城市地区尤其受到交通排放、工业废气和能源消耗等因素的影响，导致空气污染不断加剧，对人们的健康和生活质量造成了严重威胁。因此，开展空气质量检测和管理成为当今社会亟待解决的重要议题。本次设计主要是在家中放置传感器，实现对空气质量的实时监测，从而提高了监测的效率和精确性。与传统方法相比，物联网连接的优势在于数据的实时传输和远程控制。空气质量数据通过物联网传输到云端服务器进行处理和分析，能够预测空气质量的变化趋势。此外，基于物联网的空气质量检测系统还为环保政策决策提供了重要的数据支持。
该研究的意义还体现在推动可持续发展方面。空气质量检测系统的建设和应用，推动了物联网技术在环保领域的应用和发展，提升了城市环境监测的智能化水平。这不仅有助于改善空气质量，也为其他领域的可持续发展奠定了基础。
综上所述，基于物联网的空气质量检测系统具有重要的现实意义和社会价值。它有望在空气质量管理、环保决策和可持续发展方面发挥重要作用，为城市环境保护和公众健康提供有效的技术支持和科学依据。
1.2 国内外研究现状
在国内，空气质量检测领域得到了广泛关注和研究。许多研究机构和大学开展了基于物联网技术的空气质量监测系统研究。这些研究不仅聚焦于传感器技术的发展，还关注数据处理、模型建立和政策支持等方面。一些国内研究致力于传感器技术的改进和创新。研究人员探索了多种类型的传感器，如激光散射传感器、红外吸收传感器等，用于检测空气中的颗粒物和气体成分。同时，研究还关注传感器的布置方式和优化，以提高监测数据的准确性和可靠性。一方面，数据处理和分析成为国内研究的重要内容。研究人员采用机器学习、数据挖掘等技术，对大量的空气质量数据进行处理和分析，以实现空气污染的实时监测和预测。他们构建了各种预测模型，用于评估污染物浓度的变化趋势，并提供预警信息。国内的空气质量监测研究也与政策和管理紧密结合。研究人员将监测数据与环保政策相结合，为政府和决策者提供科学依据，推动环保措施的实施。同时，一些研究还关注公众参与，开发了可视化的空气质量地图和移动应用，使公众能够更好地了解和参与空气质量改善。
在国外也有广泛的研究探讨基于物联网的空气质量检测系统。不同国家和地区面临着类似的空气污染问题，因此研究目标和方法类似，但也有一些独特之处。一些发达国家在空气质量监测方面积累了丰富的经验。他们利用先进的传感器技术和大数据分析方法，实现了高密度的空气质量监测网络，能够准确地追踪污染源和变化趋势。这些国家的研究侧重于提高监测的时空分辨率，以更好地支持政策制定和市民健康。另一些发展中国家则关注于低成本和易于部署的监测技术。他们在传感器选择和系统设计上注重实用性，以适应资源有限的环境。这些国家的研究侧重于在条件相对较差的情况下，实现可靠的监测和预警。
总体而言，国内外的研究都强调了物联网技术在空气质量监测中的重要作用。无论是传感器技术的发展、数据处理的创新，还是与政策决策和公众参与的结合，都为解决空气污染问题提供了有力支持。
1.3 课题主要内容
本设计是基于物联网的空气质量检测系统，主要实现以下功能：
1.通过OLED显示模式、温度、湿度、PM2.5、甲醛及其阈值；
2.可通过按键设置温度、湿度、PM2.5、甲醛的阈值；
3.根据检测到的温度、湿度、PM2.5、甲醛控制继电器的开关；
5.通过WIFI将数据发送到腾讯云用手机查看，也可以通过手机设置阈值、控制模式和继电器；
