本项目基于STM32微控制器设计了一个智能家用空气质量监测系统，通过集成多个传感器模块和控制设备，实现对室内空气质量的实时监测和管理。该系统能够通过气体传感器、温湿度传感器等多种传感器实时获取室内空气中的污染物浓度、温度和湿度，并根据设定的阈值自动控制风扇或空气净化器等设备，以改善室内空气质量。项目适用于家庭、办公室等需要空气质量管理的场景。本文将详细介绍系统的设计思路和具体实现步骤。
环境准备 1. 硬件设备STM32F103C8T6开发板：作为智能家用空气质量监测系统的控制核心。
MQ-135空气质量传感器：用于检测室内的有害气体浓度。
DHT11温湿度传感器：用于监测室内的温度和湿度。
风扇模块：用于改善空气质量。
蜂鸣器模块：用于提示异常空气质量。
LCD显示屏：用于显示实时空气质量数据和系统状态。
电源模块：为STM32和其他外设供电。
2. 软件工具STM32CubeMX：用于配置STM32的外设并生成代码框架。
Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写、调试和下载代码。
ST-Link驱动程序：用于将程序下载到STM32开发板。
串口调试工具：用于调试传感器数据和控制逻辑。
项目实现 1. 硬件连接MQ-135空气质量传感器：连接至STM32的ADC引脚（如PA0），用于获取空气质量数据。
DHT11温湿度传感器：连接至STM32的GPIO引脚（如PA1），用于获取室内温湿度数据。
风扇模块：通过继电器模块连接至STM32的GPIO引脚（如PB0），用于控制空气流动。
蜂鸣器模块：连接至STM32的GPIO引脚（如PB1），用于提示空气质量异常情况。
LCD显示屏：通过I2C接口连接至STM32（如PB6和PB7），用于显示实时空气质量状态。
电源模块：为系统提供稳定的电源。
2. STM32CubeMX 配置选择开发板型号：在STM32CubeMX中选择STM32F103C8T6。
配置系统时钟：设置系统时钟为HSE，确保系统稳定运行。
配置ADC：用于与MQ-135空气质量传感器进行通信，获取空气中有害气体的浓度数据。
配置GPIO：用于与DHT11温湿度传感器、风扇和蜂鸣器模块进行通信，实现数据采集与控制。
配置I2C：用于与LCD显示屏通信，实时显示系统状态。
生成代码：选择Keil或STM32CubeIDE作为工具链，生成代码框架。
3. 编写主程序基于生成的代码框架，编写空气质量监测、设备控制和报警提示的逻辑代码，以下为智能家用空气质量监测系统的核心代码示例：
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "lcd.h"
#include "dht11.h"
// 定义引脚
#define AIR_QUALITY_PIN GPIO_PIN_0
#define AIR_QUALITY_PORT GPIOA
#define DHT11_PIN GPIO_PIN_1
#define DHT11_PORT GPIOA
#define FAN_PIN GPIO_PIN_0
#define FAN_PORT GPIOB
#define BUZZER_PIN GPIO_PIN_1
#define BUZZER_PORT GPIOB
// 变量声明
uint16_t air_quality;
float temperature, humidity;
// 函数声明
void Air_Quality_Read(void);
void DHT11_Read(void);
void Fan_Control(uint8_t state);
void Buzzer_Control(uint8_t state);
void Display_Status(char* message);
// 读取空气质量数据
void Air_Quality_Read(void) {
HAL_ADC_Start(&hadc1);
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK) {
air_quality = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}
HAL_ADC_Stop(&hadc1);
}
// 读取DHT11温湿度数据
void DHT11_Read(void) {
DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity);
}
// 风扇控制函数
void Fan_Control(uint8_t state) {
HAL_GPIO_WritePin(FAN_PORT, FAN_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}
// 蜂鸣器控制函数
void Buzzer_Control(uint8_t state) {
HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PORT, BUZZER_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}
// 显示状态信息
void Display_Status(char* message) {
LCD_Print(message);
}
4. 智能控制逻辑空气质量监测与控制：
系统通过MQ-135空气质量传感器实时检测空气中的有害气体浓度。当检测到空气质量差时，系统会自动开启风扇改善空气流动。
温湿度监测与报警：
系统通过DHT11传感器获取室内的温湿度数据。如果检测到温湿度异常，系统会通过蜂鸣器进行报警提示，并在LCD显示屏上显示相关信息。
信息实时显示：
通过LCD显示屏，系统会实时显示空气质量、温湿度等环境信息，以及系统当前的工作状态。
5. 主程序实现以下为主循环程序的实现，通过结合空气质量传感器、温湿度传感器的数据，控制风扇和蜂鸣器的工作，并显示相应的环境状态。
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_I2C1_Init();
LCD_Init(); // 初始化LCD
DHT11_Init(); // 初始化DHT11模块
while (1) {
Air_Quality_Read(); // 读取空气质量数据
DHT11_Read(); // 读取室内温湿度数据
// 空气质量控制逻辑
if (air_quality > 1000) {
Fan_Control(1); // 开启风扇
Display_Status("Air Quality Poor - Fan ON");
} else {
Fan_Control(0); // 关闭风扇
Display_Status("Air Quality Good");
}
// 温湿度报警逻辑
if (temperature > 30.0 || humidity < 30.0) {
Buzzer_Control(1); // 开启蜂鸣器报警
Display_Status("Warning: High Temp/Low Humidity");
} else {
Buzzer_Control(0); // 关闭蜂鸣器
}
HAL_Delay(1000); // 每秒更新一次
}
}
智能控制原理空气质量监测与改善：通过实时检测空气质量，确保室内空气清新，达到健康舒适的居住环境。
温湿度监测与报警：通过温湿度传感器对环境进行监测，在异常情况下进行报警，确保室内环境的舒适性。
自动控制设备：根据环境数据自动控制风扇、蜂鸣器等设备，以实现无人化管理和空气质量优化。
常见问题与解决方法空气质量传感器读数不准确：
确保空气质量传感器安装在通风良好的位置，避免直接接触污染源。
定期清洁传感器，避免灰尘堆积影响测量结果。
温湿度传感器读数偏差：
确保温湿度传感器远离热源和水源，以避免直接受到热量或水汽的影响。
