【单片机毕业设计】基于 STM32 的多传感器环境监测设备开发与实现基于嵌入式技术的温控排烟智能预警系统设计（013901）

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原创最新推荐文章于 2026-11-08 23:48:05 发布 10 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

NV MCU与SoC的交互 MCU通过IST_REQ信号触发SoC执行IST，由IST_DONE_N通知完成，SOC_RESET_N由MCU控制。MCU与SoC间通过通信通道（如以太网）传输IST结果。热/电压监测通过I2C实现，阈值由MCU初始设置、SoC动态更新，异常可中止IST。客户应用可在检测严重错误时通过IST管理器中止IST，相关原因与状态将被记录。阅读详情

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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的环境温烟监测与自动控制系统设计
基于单片机的温湿度烟雾检测与智能报警装置开发
基于 STM32 的环境监测与风扇自动调控系统设计
基于嵌入式的温烟数据采集与声光报警系统实现
基于 STM32 的手动自动双模式环境测控装置设计
基于单片机的 OLED 环境数据显示与阈值控制系统
基于 STM32 的多传感器环境监测设备开发与实现
基于嵌入式技术的温控排烟智能预警系统设计
基于 STM32 的风扇降温与烟雾报警一体化装置
基于单片机的环境参数采集与多模式控制系统
基于 STM32 的 DHT11 与 MQ-2 传感器测控系统设计
基于嵌入式的阈值可调环境智能管控装置开发
基于 STM32 的人机交互环境监测报警系统实现
基于单片机的双模式环境自动调控硬件系统设计
基于 STM32 的实时环境数据显示与设备控制系统
基于嵌入式技术的温烟超标智能处置装置研究
基于 STM32 的按键可调阈值环境监测系统设计
基于单片机的智能通风与烟雾预警系统开发
基于 STM32 的多传感器数据采集与执行器控制系统
基于嵌入式平台的环境智能监测硬件系统实现

项目研究背景

随着嵌入式物联网技术不断普及，各类小型环境监测设备被广泛应用于机房、储物间、小型厂房等室内场景。传统环境监测设备大多仅能完成简单数据采集，智能化水平较低，多数产品只支持单一运行模式，无法灵活切换手动与自动控制，阈值参数修改流程复杂，人机交互体验较差。现有简易监测装置普遍存在数据可视化效果弱、控制逻辑固化、功能集成度低等问题，难以同时实现温度调控、烟雾报警、参数自定义等多项功能。当前单片机与传感器技术已经成熟，嵌入式控制系统开发门槛持续降低，利用 STM32 主控芯片搭配多种环境传感器，搭建集数据采集、屏幕显示、设备自动控制于一体的测控系统，能够有效弥补传统监测设备的短板。本课题依托嵌入式软硬件开发技术，打造一套模式可切换、阈值可自定义、数据实时可视化的环境监测控制系统，满足小型室内场景下环境安全管控的实际需求，具备良好的实用价值与落地可行性。

摘要

本课题设计了一套基于 STM32F103C8T6 单片机的环境监测智能控制系统，系统搭载 DHT11 温湿度传感器与 MQ-2 烟雾传感器完成环境数据采集，通过 OLED 屏幕实时展示温度与烟雾浓度数值。系统支持自动、手动、阈值设置三种工作模式，利用独立按键完成模式切换与参数修改。在自动模式下，当采集数据超出预设阈值时，系统自动启动风扇进行降温，同时触发声光警报；手动模式支持用户自主启停执行设备。课题完成了硬件电路搭建、底层驱动程序编写与控制逻辑调试，最终实现了环境数据监测、多模式切换、阈值自定义与超标自动处置等全部功能。测试结果表明，整套系统运行稳定，数据采集准确，控制逻辑可靠，可满足小型室内环境的安全监测需求。

总体方案

主控硬件：STM32F103C8T6 单片机

选型理由：该型号是本科嵌入式教学主流芯片，外设资源充足，成本低廉，开发资料丰富，完全可以满足传感器数据读取、按键扫描、屏幕驱动与继电器控制的需求。使用场景：作为整个系统的核心控制器，完成传感器数据接收、逻辑运算、按键事件处理、屏幕刷新以及外设开关控制，统筹所有硬件模块协同工作。
环境采集硬件 1：DHT11 温湿度传感器

选型理由：单总线通信，接线简单，无需额外 AD 转换，适合本科项目开发，能够精准采集环境温度数据。使用场景：实时采集室内环境温度值，并将数据传输至主控单片机，为风扇自动降温功能提供数据依据。
环境采集硬件 2：MQ-2 烟雾气体传感器

选型理由：能够输出模拟电压信号，可检测烟雾、可燃气体浓度，性价比高，适配本课题烟雾监测需求。使用场景：持续采集空气中烟雾浓度，将模拟量传输给单片机，用于触发声光报警逻辑。
显示硬件：0.96 寸 OLED 液晶显示屏

选型理由：功耗低、显示清晰，I2C 通信占用引脚少，无需复杂驱动电路。使用场景：实时刷新并展示当前温度、烟雾浓度数值，同时显示当前运行模式与各项阈值参数。
输入硬件：4 路独立轻触按键

选型理由：按键电路简单，抗干扰能力强，适合完成人机交互操作。使用场景：分别实现模式切换、选中参数项、阈值数值增加、阈值数值减少四项操作。
执行硬件 1：继电器模块 + 直流风扇

选型理由：继电器可以用单片机 IO 口控制强电设备，驱动电路简单，易于实现开关控制。使用场景：自动模式下，温度超过阈值时继电器闭合，启动风扇完成降温；温度回落至阈值以下时断开继电器，关停风扇。
执行硬件 2：蜂鸣器 + LED 声光报警模块

选型理由：IO 口直接驱动，程序控制逻辑简单，响应速度快。使用场景：烟雾浓度超出设定阈值时，同步触发灯光与蜂鸣警报，提醒环境异常。
开发计算机：普通台式计算机

配置要求：搭载 Windows 系统，满足程序编译、代码调试、硬件烧录需求，作为软件开发与程序下载的运行环境。

核心功能

一、基础功能

环境数据实时采集功能

实现效果：单片机周期性读取 DHT11 温度数据与 MQ-2 烟雾浓度数据，消除采集抖动带来的数据误差。使用场景：系统上电后不间断采集环境参数，为后续自动控制提供原始数据。核心作用：保障监测数据实时、稳定，是整套控制系统的数据基础。
OLED 实时数据显示功能

实现效果：屏幕常驻显示当前温度、烟雾浓度、当前工作模式以及两项告警阈值。使用场景：用户可以直观查看所有监测数据与系统状态，无需外接上位机。核心作用：实现数据可视化，完善人机交互体验。

二、核心自动控制功能

自动模式下风扇温控功能

实现效果：系统处于自动模式时，实时对比实测温度与温度阈值，温度高于阈值则闭合继电器启动风扇；温度低于阈值则切断继电器停止风扇。使用场景：无人值守场景下自动调控环境温度，避免设备过热。核心作用：实现温度超标自动降温，完成闭环自动控制。
自动模式下烟雾声光报警功能

实现效果：自动模式中，当烟雾浓度超过预设阈值时，同步点亮 LED 灯并持续触发蜂鸣器；浓度回落至阈值以内时自动关闭警报。使用场景：实时监测火情烟雾隐患，及时发出安全预警。核心作用：完成环境异常的自动告警，提升系统安防能力。

三、辅助人机交互功能

三模式循环切换功能

实现效果：按下第一个按键，系统在自动模式、手动模式、阈值设置模式之间依次循环切换，屏幕同步刷新对应模式标识。使用场景：用户根据现场管控需求自由切换运行策略。核心作用：兼顾自动化运行与人工干预，提升系统灵活性。
手动模式外设手动启停功能

实现效果：切换至手动模式后，按下第三个按键可以手动开启或关闭风扇、声光报警设备，不受阈值条件限制。使用场景：人工巡检时，可以手动开启通风与警报设备。核心作用：保留人工操作权限，脱离自动逻辑完成设备控制。
阈值参数自定义设置功能

实现效果：进入阈值设置模式后，第二个按键切换待修改的参数项（温度阈值 / 烟雾阈值），第三个按键数值加 1，第四个按键数值减 1，修改后的参数实时保存并立即生效。使用场景：用户可以根据不同场景自主调整告警与温控标准。核心作用：让系统适配不同环境，提升装置通用性。

技术路线

编程语言：C 语言

选型理由：是嵌入式单片机开发的主流语言，代码执行效率高，资源占用少，非常适合 STM32 单片机底层程序开发。用途：编写传感器驱动、按键扫描、屏幕显示、外设控制的全部业务代码。
开发平台：Keil MDK5

选型理由：专为 ARM 内核单片机打造，支持代码编辑、编译、调试与程序烧录，是高校嵌入式课程标准开发工具。用途：完成整个项目源代码编写、语法编译、程序调试，并将固件下载到 STM32 主控芯片。
单片机固件库：STM32 标准外设库

选型理由：封装好了寄存器操作，大幅简化 IO 口、定时器、I2C 等外设的初始化代码，降低本科开发难度。用途：快速完成 IO 引脚、I2C 通信、定时器中断等底层硬件初始化配置。
硬件电路设计软件：Altium Designer

选型理由：电子电路设计行业常用软件，能够完成原理图绘制与 PCB 制版。用途：绘制主控电路、传感器外设电路、按键与继电器接口电路，导出硬件制版文件。
仿真调试工具：ST-Link 下载器

选型理由：低成本调试工具，支持在线下载程序与实时在线调试。用途：将电脑中的程序烧录进单片机，在线查看变量数值，排查逻辑漏洞。
调试辅助软件：串口助手

选型理由：轻量级上位机工具，可接收单片机串口打印数据。用途：打印传感器原始采集数据，校验 DHT11 与 MQ-2 的数据读取是否准确。
硬件测试工具：万用表、直流稳压电源

选型理由：通用电子测量工具，保障硬件电路调试。用途：测量电路通断、引脚电平，给整套硬件提供稳定直流供电，排查短路、接线错误等硬件故障。
版本管理工具：Git（可选）

选型理由：代码版本管理工具，防止代码修改后无法回退。用途：对项目源代码进行版本备份，保存每一轮程序迭代文件。

项目演示

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关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。