编号:T0732309M

设计简介:

本设计是基于单片机的车内空气质量检测报警装置系统设计,主要实现以下功能:

通过温湿度传感器检测温湿度
通过PM2.5传感器检测PM2.5
通过空气质量传感器检测空气质量
通过二氧化碳传感器检测CO2
通过oled显示采集到的数据
通过按键设置阈值,超过阈值,蜂鸣器报警
通过WiFi模块连接手机APP,实现远程监控

电源: 5V
传感器:温湿度传感器(DHT11)、PM2.5传感器(GP2Y1014AU)、空气质量传感器(MQ-135)、二氧化碳传感器(KQ-2801)
显示屏:OLED12864
单片机:STM32F103C8T6
执行器:蜂鸣器
人机交互:独立按键,WiFi模块(ESP8266)

标签:STM32、OLED12864、DHT11、GP2Y1014AU、MQ-135、KQ-2801、ESP8266

题目扩展:基于物联网的车内空气质量检测报警装置系统设计、基于单片机的室内空气质量检测报警系统设计、基于单片机的智能环境检测报警装置系统设计

基于物联网的车内空气质量检测报警装置研究与设计

基于物联网的车内空气质量检测报警装置研究与设计可以分为三个主要部分:中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述:

一、中控部分

  1. 核心控制器:采用STM32单片机作为系统的核心控制器,负责接收、处理输入数据,并控制输出部分。

  2. 数据处理:STM32单片机对接收到的传感器数据进行内部处理,包括数据解析、阈值比较等。

  3. 系统协调:确保各个模块之间的通信和数据传输准确无误,协调整个系统的运行。

二、输入部分

  1. PM2.5检测模块:实时监测环境中的PM2.5浓度,反映空气质量状况。

  2. DHT11温湿度传感器:检测当前环境的温度和湿度值,评估车内环境的舒适度。

  3. 二氧化碳检测模块:检测车内的二氧化碳浓度,反映车内空气的流通情况。

  4. MQ-135空气质量检测模块:全面评估车内的空气质量状况,包括有害气体检测。

  5. 独立按键模块:提供用户操作界面,用于切换显示界面、设置各项阈值以及关闭报警功能。

  6. 供电电路:为整个系统提供稳定可靠的电源供应,确保系统能够持续稳定运行。

三、输出部分

  1. OLED显示屏:清晰显示各项测量值以及用户设置的温度、二氧化碳和空气质量阈值。

  2. WIFI模块:实现数据的远程传输功能,用户可以通过手机APP实时查看车内空气质量数据并设置阈值。

  3. 蜂鸣器模块:当温度、二氧化碳或PM2.5值超过其设定阈值时,发出报警声,提醒用户及时采取措施。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图,然后导出PCB进行连线,最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程,主从机相同的有三个部分,第一部分是电源模块,将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接,焊接好之后插入Type-C电源,指示灯点亮,电源模块测试正常。第二部分是OLED显示模块,现在板子上焊上一个4Pin排母,然后直接将OLED显示屏插在排母上。第三部分是单片机最小系统板,因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路,所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是WIFI模块,现在板子上焊上一个6Pin排母,然后直接将WIFI模块插在排母上。第五部分是四个独立按键,第六部分是蜂鸣器模块,第七部分是一个PM2.5检测模块,将六根数据线直接焊在板子上。第八部分是温湿度传感器,直接焊在板子上。第九部分是、二氧化碳传感器(KQ-2801)、空气质量传感器,焊接方法和显示屏的方法一样。图5-1为焊接完的整体实物图:

图5-1电路焊接总图

5.2 上电显示测试

单片机上电后,OLED屏幕会显示当前的温度,湿度,二氧化碳浓度,PM2.5浓度和空气质量如图5-2所示,

图5-2上电显示图

5.3 设置温度阈值实物测试

如图5-3所示,按下第一个按键后,屏幕显示“设置温度阈值”,按第二个按键,温度阈值+1;按第三个按键,温度阈值-1。

图5-3设置温度阈值实物图

5.4 设置二氧化碳阈值实物测试

如图5-4所示,第二次按下第一个按键后,屏幕显示“设置二氧化碳阈值”,按第二个按键,二氧化碳阈值+1;按第三个按键,二氧化碳阈值-1。

图5-4设置二氧化碳阈值实物图

5.5 WIFI模块联网实物测试

如图5-5所示,当我们连接上手机热点或者是2.4GHz的WIFI后,我们就可以在手机APP端查看实时数据。

图5-5WIFI模块联网实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括两个32单片机、OLED显示屏、四个按键、蜂鸣器、模拟WIFI模块的串口虚拟终端、一个温湿度传感器、一个二氧化碳传感器,一个PM2.5传感器和一个空气质量传感器。

图6-1 仿真设计总图

6.2上电显示仿真测试

如图6-2所示,上电后屏幕会显示当前的温度湿度,PM2.5浓度,空气质量和二氧化碳浓度。

图6-2上电显示仿真图

6.3 设置温度阈值仿真测试

如图6-3所示,第一次按下第一个按键后,屏幕显示“设置温度阈值”,按第二个按键,温度阈值+1;按第三个按键,温度阈值-1。

图6-3设置温度阈值仿真图

6.4 设置二氧化碳阈值仿真测试

如图6-4所示,第二次按下第一个按键后,屏幕显示“设置二氧化碳阈值”,按第二个按键,二氧化碳阈值+1;按第三个按键,二氧化碳阈值-1。

图6-3设置二氧化碳阈值仿真图

6.5 设置空气质量阈值仿真测试

如图6-4所示,第三次按下第一个按键后,屏幕显示“设置空气质量阈值”,按第二个按键,空气质量阈值+1;按第三个按键,空气质量阈值-1。

图6-4设置空气质量阈值仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要:

本论文详细介绍了基于单片机的车内空气质量检测报警装置系统的设计与实现。该系统通过集成温湿度传感器、PM2.5传感器、空气质量传感器和二氧化碳传感器,实现了对车内空气质量的多维度实时监测。系统不仅能够检测车内的温湿度变化,还能及时发现PM2.5、空气质量和二氧化碳浓度的异常,从而有效预防车内空气质量问题。

在硬件设计方面,系统采用了高性能的单片机作为核心处理器,确保了数据采集和处理的实时性和准确性。温湿度传感器、PM2.5传感器、空气质量传感器和二氧化碳传感器的选择和布局经过精心设计,以确保在各种环境条件下都能稳定工作。此外,系统还配备了OLED显示屏,用于实时显示监测数据,便于用户及时了解车内环境状态。

在软件设计方面,系统采用了模块化编程方法,将各个功能模块独立开发,便于后续的维护和升级。通过按键设置阈值,系统能够根据预设的参数进行自动报警,并通过蜂鸣器提醒用户。此外,系统还集成了WiFi模块,实现了与手机APP的远程连接,用户可以通过手机实时监控车内空气质量,进一步提高了系统的安全性和便捷性。

通过实际测试和验证,本系统在各种模拟环境下均表现出色,能够准确、及时地检测到车内空气质量的异常,并迅速启动报警机制。系统的稳定性和可靠性得到了充分验证,具备在实际车辆环境中广泛应用的潜力。

关键词:单片机,车内空气质量,温湿度传感器,PM2.5传感器,空气质量传感器,二氧化碳传感器,OLED显示屏,WiFi模块,远程监控

字数:11000+

目录:

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 温湿度传感器(DHT11)模块的选择

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

3.3 显示模块

3.4 WIFI模块

3.5 PM2.5模块模块

3.6 DHT11传感器检测温湿度

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 上电显示测试

5.3 设置温度阈值实物测试

5.4 设置二氧化碳阈值实物测试

5.5 WIFI模块联网实物测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2上电显示仿真测试

6.3 设置温度阈值仿真测试

6.4 设置二氧化碳阈值仿真测试

6.5 设置空气质量阈值仿真测试

结  论

参考文献

致  谢

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