【单片机毕业设计】基于 STM32 的室内空气污染物监测、声光报警与远程 APP 控制系统设计基于 STM32 单片机的环境参数实时显示与智能排风装置设计（010105）

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原创最新推荐文章于 2026-11-10 09:32:37 发布 213 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的室内多参数空气环境监测与智能调控系统设计
基于 STM32 单片机的室内空气质量监测与远程控制平台设计
基于 STM32 的多传感器室内环境监测与自动排风控制系统设计
基于 STM32 与 ESP-01S 的室内空气指标采集与移动端监控系统设计
基于 STM32 单片机的温湿度甲醛烟雾 PM2.5 综合监测装置设计
基于 STM32 的室内环境智能检测、阈值报警与远程管控系统设计
基于 STM32 与 WiFi 模块的室内空气质量智能调控终端设计
基于 STM32 单片机的多源空气传感器数据采集与联动控制系统设计
基于 STM32 的室内空气污染物监测、声光报警与远程 APP 控制系统设计
基于 STM32 单片机的环境参数实时显示与智能排风装置设计
基于 STM32 的室内多维度空气质量感知与自动调控系统设计
基于 STM32 与 ESP01S 的物联网室内环境监测终端设计与实现
基于 STM32 单片机的室内空气安全监测与本地 + 远程双模式控制系统设计
基于 STM32 的 DHT11、SGP30、MQ-2、GP2Y1014AU 多传感器监测系统设计
基于 STM32 单片机的室内空气质量阈值预警与继电器联动控制系统设计
基于 STM32 的本地按键调控与 APP 远程空气环境监控系统设计
基于 STM32 单片机的 OLED 实时数据显示与室内空气智能防护系统设计
基于 STM32 的物联网室内空气污染物监测设备设计与 APP 开发
基于 STM32 单片机的室内环境数据采集、阈值配置与智能报警系统设计
基于 STM32 与 WiFi 通信的室内空气质量本地与远程协同控制系统设计

项目研究背景

随着居民生活品质持续提升，室内空气安全问题日益受到大众重视，室内温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 等多种污染物直接影响人体健康。现阶段市面上传统环境监测设备大多存在监测参数单一、缺乏自动调控能力、仅支持本地查看数据，难以实现远程监控与参数配置等问题；多数监测装置仅具备数据采集功能，无法根据环境指标自动启动排风、声光报警等防护动作，智能化程度较低。同时，传统监测设备操作模式固定，缺少自动、手动、阈值配置多模式切换交互方式，人机交互灵活性不足。物联网嵌入式技术快速发展，STM32 单片机具备优秀的数据处理能力，搭配各类气体粉尘传感器与 WiFi 通信模块，为低成本多功能室内环境监测方案提供技术支撑。在此背景下，本文设计一套集多传感器采集、本地智能联动、OLED 显示、按键交互、WiFi 远程管控于一体的室内空气质量监测调控系统，弥补传统监测设备功能短板，实现室内环境实时感知、超标自动防护与远程管控，具备良好实用价值。

摘要

本文设计一套基于 STM32 单片机的室内空气质量监测与智能调控系统。系统采用 DHT11、SGP30、MQ-2、GP2Y1014AU 传感器采集温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 环境数据，由 STM32 完成数据解析处理，通过 OLED 屏幕实时展示监测信息。系统支持按键切换自动、手动、阈值设置三种工作模式；自动模式下环境参数超出阈值将驱动继电器启动风扇排风并触发声光报警。系统搭载 ESP-01S WiFi 模块，实现移动端 APP 远程查看环境数据、远程修改阈值、远程控制排风、蜂鸣器与灯光设备。测试结果表明，系统能够稳定采集多维度空气参数，本地联动控制与远程通信功能运行可靠，可实现室内空气环境智能化监测与防护，适用于家庭、小型办公场所等场景。

总体方案

主控单元：STM32F103C8T6 单片机

硬件作用：作为整个系统的核心控制器，负责读取各类传感器采集数据、处理数据逻辑、扫描按键信号、驱动 OLED 显示屏、控制继电器与声光报警模块、与 ESP-01S 通信交互。选型理由：该型号单片机资源充足、外设丰富、功耗适中，拥有充足 IO 引脚适配多路传感器与外设，开发资料丰富，非常适合本科生嵌入式项目开发。
环境传感器组

DHT11 温湿度传感器：采集环境温度、相对湿度，单总线通信，电路简洁，满足室内基础温湿度监测需求；
SGP30 甲醛传感器：采集室内甲醛浓度，I2C 通信，实现挥发性有害气体检测；
MQ-2 烟雾传感器：检测环境烟雾浓度，模拟量输出，用于火灾烟雾预警；
GP2Y1014AU 粉尘传感器：采集空气中 PM2.5 粉尘浓度，实现粉尘污染监测。

显示外设：OLED 液晶显示屏

硬件作用：实时刷新展示温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 全部监测数据，直观展示系统运行状态。选型理由 I2C 通信占用引脚少，屏幕功耗低，显示稳定。
输入外设：独立按键（4 路）

硬件作用：提供本地人机交互通道，实现模式切换、设备选择、开关控制、阈值增减操作，完成本地系统参数配置。
执行单元：继电器模块、声光报警模块、外接风扇、警示灯光

硬件作用：继电器控制风扇启停完成排风；声光模块包含蜂鸣器与 LED，参数超标时进行报警提示，同时支持远程手动控制。
通信模块：ESP-01S WiFi 模块

硬件作用：通过串口与 STM32 通信，连接无线网络，建立单片机与手机 APP 的数据传输通道，实现远程数据上传、远程指令下发。
供电电源模块

硬件作用：为 STM32 主控、传感器、WiFi 模块、执行器件提供稳定直流电压，保障整套装置持续稳定运行。

核心功能

基础功能

多传感器环境数据采集功能

系统循环采集 DHT11 温湿度、SGP30 甲醛、MQ-2 烟雾、GP2Y1014AU 的 PM2.5 数据，由 STM32 完成数据校验与转换处理，过滤无效异常采集数据，为后续显示、阈值判断、远程传输提供原始数据。
OLED 实时数据显示功能

持续刷新屏幕界面，将温度、湿度、甲醛浓度、烟雾浓度、PM2.5 五项环境参数实时可视化展示，同时同步显示当前系统工作模式，方便现场人员直观读取环境信息。

核心功能

多模式按键切换控制功能

通过一号按键循环切换自动模式、手动模式、阈值设置模式，系统实时保存当前工作模式，不同模式下按键分配不同操作逻辑，实现灵活本地交互。
手动模式设备控制功能

系统处于手动模式时，二号按键切换选中受控设备，三号按键实现选中设备的开启与关闭；支持人为自主控制风扇、蜂鸣器、灯光等设备，脱离自动阈值限制，满足人工干预需求。
阈值参数配置功能

系统进入阈值模式后，二号按键切换需要配置的环境阈值项目，三号按键实现阈值数值增加，四号按键实现阈值数值减少；配置完成后参数自动保存，作为自动模式下报警触发标准。
自动模式智能联动与报警功能

自动模式持续比对实时采集数据与预设阈值：温湿度、甲醛、烟雾、PM2.5 任意指标超过阈值，系统启动继电器驱动风扇排风；除温度超标仅启动排风外，其余指标超标同步触发声光报警，实现室内环境自动防护。
ESP-01S WiFi 远程通信功能

单片机通过 WiFi 模块接入网络，与手机 APP 建立通信链路，周期性上传实时环境监测数据；接收 APP 下发的各类远程控制指令。

辅助功能

APP 远程监控管控功能

移动端 APP 可实时查看全部环境监测数据；远程下发指令修改各项环境阈值；远程手动控制排风风扇、蜂鸣器、灯光设备开关，实现脱离现场的远程管理。

技术路线

硬件底层开发：C 语言

用途：作为 STM32 单片机主程序开发语言，编写传感器驱动、OLED 显示驱动、按键扫描程序、继电器控制逻辑、串口通信代码，实现底层硬件驱动与业务逻辑。
单片机开发环境：Keil MDK5

用途：完成 STM32 程序编写、编译、调试、程序烧录，嵌入式程序核心开发工具。
电路辅助设计：Altium Designer

用途：绘制系统硬件原理图、PCB 电路板，完成整套装置硬件电路设计。
通信协议：USART 串口通信、I2C 通信、单总线协议

用途：实现主控芯片与 ESP-01S、OLED 屏幕、各类传感器之间的数据交互。
WiFi 通信：ESP-01S AT 指令集

用途：控制 WiFi 模块联网、建立 TCP 通信，实现单片机与手机 APP 双向数据传输。
移动端 APP 开发：Android Studio（可选）/ 网络调试助手

用途：搭建上位机监控界面，实现数据接收、阈值下发、远程设备控制；初期可借助网络调试助手进行通信功能调试。
仿真调试工具：STM32 调试器、串口调试助手

用途：在线调试单片机程序，打印运行日志，排查传感器、通信模块各类程序故障。
系统测试工具：万用表、示波器

用途：硬件电路通电测试，检测电压、信号电平，排查硬件接线、电路故障。

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。