单片机毕设项目：基于 STM32 的室内空气质量预警及蓝牙管控系统设计基于 STM32 的多源环境数据监测与阈值联动系统设计（010307）-育师

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文章目录

20 个相关毕业设计备选题目
项目研究背景
摘要
总体方案
核心功能
- 基础功能
- 核心功能
- 辅助功能
技术路线
项目演示
关于我们
- 项目案例
源码获取

20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的室内空气质量监测与智能控制系统设计
基于 STM32 的多参数环境监测与蓝牙控制系统设计
基于 STM32 的室内烟温尘监测及自动排风报警系统设计
基于 STM32 的环境参数采集与手机蓝牙远程控制系统设计
基于 STM32 的阈值可配置型室内环境智能调控系统设计
基于 STM32 的多传感器室内环境监测与声光报警系统设计
基于 STM32 的手动自动双模式环境监控平台设计与实现
基于 STM32 的室内 PM2.5 温湿度烟雾监测控制系统设计
基于 STM32 单片机的环境感知与蓝牙移动端控制系统设计
基于 STM32 的 JDY‑31 蓝牙环境监控报警系统设计与实现
基于 STM32 的按键可配置环境阈值智能管控系统设计
基于 STM32 的室内安全环境监测与排风联动系统设计
基于 STM32 的多传感数据采集 OLED 显示监控系统设计
基于 STM32 的环境参数远程查看与设备控制系统设计
基于 STM32 的室内环境风险监测与声光告警系统设计
基于 STM32 的本地‑蓝牙双交互环境智能调控系统设计
基于 STM32 的家居环境多维度监测联动控制系统设计
基于 STM32 的环境传感采集与模式切换控制系统设计
基于 STM32 的室内空气质量预警及蓝牙管控系统设计
基于 STM32 的多源环境数据监测与阈值联动系统设计

项目研究背景

随着室内居住、办公环境安全意识不断提升，室内空气质量、温湿度以及烟雾浓度等环境参数已经成为衡量室内环境安全的重要指标，物联网传感技术的快速发展，为室内环境智能化监测提供了技术基础。当前很多室内环境监测方案仍采用人工巡检或者单一参数检测的方式，传统监测设备普遍存在智能化程度较低，仅能够完成简单数据采集，缺少本地阈值配置、自动联动控制、远程移动端管控能力。部分现有设备操作流程繁琐，仅支持单一工作模式，无法兼顾现场按键操作与手机远程管控，报警联动机制简单，难以同时对 PM2.5、温湿度、烟雾多类环境风险做出响应，数据可视化展示手段有限，难以满足复杂室内场景的安全管控需求。依托嵌入式传感采集、蓝牙无线通信技术，设计一套集多传感器数据采集、本地 OLED 显示、多模式按键配置、自动联动报警、手机蓝牙远程管控于一体的室内环境智能监测控制系统，能够弥补传统监测方案功能短板，实现室内环境参数实时感知、本地与移动端双重管控，对提升室内环境安全管控智能化水平具备实际应用价值。

摘要

本课题设计一套基于 STM32 单片机的室内环境智能监测控制系统，系统采集 PM2.5 粉尘、温湿度、烟雾浓度环境数据，通过 OLED 液晶屏完成实时数据本地显示。系统支持自动、手动、阈值设置三种工作模式，依靠按键完成模式切换、设备控制与阈值参数修改。自动模式下当环境参数超出设定阈值时，系统启动继电器驱动风扇排风，并触发声光报警。系统搭载 JDY‑31 蓝牙模块，实现手机 APP 远程查看监测数据、远程修改阈值以及远程控制排风、蜂鸣器、灯光设备开关。测试结果表明，系统可以稳定完成环境数据采集、本地控制以及蓝牙远程管控功能，具备成本低、操作便捷、运行可靠的特点，能够适用于室内环境安全监测场景。

总体方案

STM32F103C8T6 单片机：本系统主控硬件，作为整个系统的数据处理与逻辑控制核心；负责接收各传感器采集信号，完成数据解析运算，处理按键输入逻辑，控制 OLED 显示输出、继电器、声光报警器件以及 JDY‑31 蓝牙模块通信交互；选型理由为该型号单片机外设资源丰富，功耗低，开发资料充足，适合本科嵌入式项目开发；运行场景为系统核心控制单元，承担全部业务逻辑调度。
DHT11 温湿度传感器：环境感知外设，用于采集环境温度与相对湿度数据；将采集到的温湿度数字信号传输至主控单片机；硬件接线简单，成本低廉，满足室内环境温湿度采集精度要求，用于室内环境温湿度数据采集场景。
GP2Y1014AU 粉尘传感器：PM2.5 粉尘浓度检测外设，采集空气中粉尘颗粒物浓度，输出模拟信号交由单片机进行 AD 转换计算，得到 PM2.5 浓度数值；用于室内粉尘污染监测场景。
MQ‑2 烟雾传感器：烟雾气体检测外设，对室内烟雾、可燃气体进行检测，输出模拟量信号供单片机解析；用于室内火灾烟雾风险识别场景。
OLED 液晶显示屏：本地显示外设，接收单片机发送的数据指令，实时展示 PM2.5、温湿度、烟雾监测数据；实现现场可视化查看环境参数，无需上位机即可直观读取监测结果。
独立按键模块：人机交互外设，一共四路按键，完成模式切换、设备选中、设备开关、阈值增减设置；用于现场本地人机交互操作。
继电器模块：执行驱动外设，外接排风风扇，接收单片机电平信号控制风扇启停；完成超标环境下排风散热通风执行动作。
声光报警模块：告警外设，包含蜂鸣器与 LED 灯光；参数超标时触发声光提示，实现风险告警。
JDY‑31 蓝牙模块：无线通信外设，和单片机串口相连，完成单片机与手机 APP 之间的数据透传；实现手机端远程读取数据、下发阈值、下发设备控制指令。
计算机设备：开发调试硬件，用于程序代码编写、程序烧录、系统调试，手机设备用于蓝牙 APP 功能测试。

整体硬件架构逻辑：各类传感器采集环境原始数据上传至 STM32 主控，主控完成数据处理之后，一方面驱动 OLED 进行本地显示，响应按键的本地操作指令，根据阈值条件控制继电器、声光报警；另一方面通过 JDY‑31 蓝牙模块和手机 APP 双向通信，接收 APP 下发指令并且回传监测数据，实现本地与远程双重控制。

核心功能

基础功能

多传感器环境数据采集功能
功能实现效果：系统运行过程中 DHT11、GP2Y1014AU、MQ‑2 传感器持续采集温湿度、PM2.5 粉尘、烟雾浓度数据；操作逻辑：传感器周期性采集环境信息，将信号传递给 STM32 单片机完成数据转换处理；用户场景：室内环境全天候参数感知；核心作用：为后续显示、阈值判断、报警联动提供原始环境数据；实现目标：稳定、周期性获取室内各项环境指标。
OLED 实时数据显示功能
功能实现效果：OLED 屏幕刷新展示 PM2.5、温湿度、烟雾实时监测数值；操作逻辑：单片机将解析完成的环境数据发送至 OLED 屏幕进行渲染输出；用户场景：现场人员直接查看室内环境状态；核心作用：实现本地可视化数据展示；实现目标：实时刷新，直观展示各项监测参数。

核心功能

多模式按键切换功能
功能实现效果：一号按键完成自动模式、手动模式、阈值设置模式三种工作模式之间循环切换；操作逻辑：每按下一次按键，系统切换工作模式，系统切换后更新屏幕界面；用户场景：现场操作人员切换系统工作逻辑；核心作用：切换系统运行工作逻辑；实现目标：三种模式可正常切换，模式状态反馈清晰。
手动模式设备控制功能
功能实现效果：手动模式下，二号按键完成受控设备选中切换，三号按键实现选中设备的开启与关闭；操作逻辑：选中设备后，按键下发开关指令，单片机控制继电器、灯光等外设动作；用户场景：人工手动干预排风、灯光等设备；核心作用：脱离自动逻辑，人工自主管控外设；实现目标：能够自由选择设备，完成开关控制。
阈值参数设置功能
功能实现效果：阈值设置模式下，二号按键切换待修改阈值项，三号按键执行阈值数值增加，四号按键执行阈值数值减小；操作逻辑：选中对应阈值，按键调整参数，修改完成后系统保存阈值用于后续判断；用户场景：现场修改 PM2.5、温度、湿度、烟雾各项报警阈值；核心作用：自定义报警触发条件；实现目标：可对各项阈值进行增减修改，参数可以保存生效。
自动模式阈值联动报警排风功能
功能实现效果：自动模式运行时，当 PM2.5、温度、湿度、烟雾任意一项参数高于设定阈值，继电器驱动外接风扇开启排风，同时启动声光报警；操作逻辑：单片机持续对比采集数据与保存阈值，一旦超标立刻执行排风与告警；用户场景：无人值守室内环境自动风险处置；核心作用：超标自动排风、风险声光提醒；实现目标：参数超标及时触发联动控制，参数回落之后解除告警。
JDY‑31 蓝牙远程交互功能
功能实现效果：手机 APP 通过 JDY‑31 蓝牙模块，实现远程查看实时监测数据、远程修改各项阈值、远程控制排风、蜂鸣器、灯光开关；操作逻辑：手机 APP 下发指令经由蓝牙透传给单片机，单片机解析指令执行对应操作，同时回传环境监测数据给 APP；用户场景：手机移动端远程监控管控室内环境；核心作用：实现脱离现场的远程监测与控制；实现目标：手机端与单片机双向通信，远程指令可以正常执行。

辅助功能

系统状态同步反馈功能
功能实现效果：本地 OLED 屏幕以及手机 APP 同步反馈当前系统模式、设备开关状态、阈值参数；操作逻辑：系统状态发生变化，同步更新本地显示与蓝牙上传数据；用户场景：用户掌握系统当前运行状态；核心作用：保证本地与远程状态信息一致；实现目标：状态信息实时同步展示。

技术路线

C 语言：课题主要编程语言，用于 STM32 单片机嵌入式程序开发，完成传感器驱动、按键逻辑、OLED 显示、阈值判断、继电器控制、蓝牙串口通信等业务逻辑代码编写，适配 STM32 单片机开发环境。
Keil MDK‑ARM 开发工具：嵌入式开发 IDE，用于 C 语言代码编辑、编译、调试，生成可执行 hex 程序文件，完成程序编译，向 STM32 单片机烧录固件程序，是嵌入式程序开发调试核心工具。
STM32CubeMX：辅助配置工具，完成 STM32 单片机 IO 口、串口、ADC 外设初始化配置，生成底层初始化工程代码，简化硬件外设底层配置开发工作。
串口调试助手：调试辅助工具，用于串口数据查看，调试 JDY‑31 蓝牙模块通信数据，校验传感器上传数据，排查通信交互问题。
ATK‑HC 蓝牙助手 APP：移动端调试工具，手机端蓝牙调试软件，模拟上位机，完成蓝牙数据收发，测试远程查看数据、设置阈值、远程设备控制功能。
Altium Designer：可选硬件原理图查看工具，查阅硬件电路原理图，理解硬件外设接线逻辑，辅助软硬件联合调试。
ST‑Link 下载器：硬件烧录调试工具，实现 PC 端与 STM32 开发板连接，完成固件烧写与在线调试，查看程序运行变量。
Multisim：可选仿真工具，前期开展部分硬件逻辑仿真，验证外设基础工作逻辑。
逻辑与实物硬件测试：系统功能验证手段，完成采集功能、按键逻辑、自动联动、蓝牙远程功能的整机实物测试，验证全部业务功能是否满足课题需求。

项目演示

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。