1.1 选题背景及实际意义

选题背景

人们对健康的重视程度不断提高

如今，人们越来越关注自身的健康状况，而室内空气质量对人体健康有着重要影响。长期处于空气质量不佳的室内环境中，可能会引发各种呼吸道疾病、过敏反应等健康问题。因此，对室内空气质量进行监测成为了人们保障健康的迫切需求。

随着生活水平的提高，人们在室内度过的时间越来越长，无论是家庭、办公室还是学校、商场等公共场所，室内环境的质量直接关系到人们的生活质量和工作效率。

室内空气污染问题日益严重

现代建筑材料和装饰材料中往往含有甲醛、苯等有害物质，这些物质会在室内逐渐释放，造成空气污染。此外，家具、电器的使用以及人员活动也会产生二氧化碳、颗粒物等污染物。

通风不良也是导致室内空气污染的一个重要因素。在一些密闭的空间中，空气流通不畅，污染物无法及时排出，使得室内空气质量不断下降。

技术的发展为室内空气质量监测提供了可能

随着微控制器技术的不断进步，STM32 等高性能微控制器的出现为室内空气质量监测系统的设计提供了强大的硬件支持。STM32 具有丰富的外设资源、高处理能力和低功耗等特点，能够满足室内空气质量监测系统对数据采集、处理和传输的要求。

传感器技术的发展使得对各种空气质量参数的检测更加准确和可靠。例如，高精度的温湿度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器等的出现，为室内空气质量监测提供了关键的技术保障。

二、实际意义

保障人们的健康

通过实时监测室内空气质量，可以及时发现空气污染问题，并采取相应的措施进行改善。例如，当检测到甲醛含量超标时，可以及时通风换气或使用空气净化器进行净化；当二氧化碳浓度过高时，可以提醒人们适当开窗通风，增加室内氧气含量。这样可以有效降低室内空气污染对人体健康的危害，保障人们的身体健康。

提高生活质量和工作效率

良好的室内空气质量可以让人感到舒适和愉悦，提高人们的生活质量。在办公室等工作场所，良好的空气质量还可以提高员工的工作效率和工作积极性。通过室内空气质量监测系统，人们可以随时了解室内环境的质量状况，并采取相应的措施进行改善，从而创造一个更加舒适、健康的生活和工作环境。

促进环保和可持续发展

室内空气质量监测系统可以帮助人们了解室内污染物的来源和分布情况，为采取有效的环保措施提供依据。例如，可以通过监测发现室内污染源，并采取相应的措施进行治理，减少污染物的排放。同时，通过合理的通风换气和能源管理，可以降低能源消耗，实现环保和可持续发展的目标。

推动智能家居的发展

随着智能家居技术的不断发展，室内空气质量监测系统可以与其他智能家居设备进行联动，实现智能化的室内环境控制。例如，当检测到室内空气质量不佳时，可以自动启动空气净化器、新风系统等设备进行净化和通风，提高室内环境的质量。这样可以为人们提供更加便捷、舒适的智能家居体验，推动智能家居的发展。

1.2 国内外研究现状

基于 STM32 的室内空气质量监测在国内外的研究现状如下：

国外研究现状：

起步早且技术成熟：国外对室内空气质量监测的研究开展较早，在相关技术和产品研发方面积累了丰富的经验。例如，美国、日本、欧洲等国家和地区的一些企业和科研机构，早在多年前就开始投入大量资源进行研究。他们已经开发出了一系列较为成熟的室内空气质量监测产品2。

高精度与多功能：这些产品具有高精度的监测能力，能够准确测量室内空气中的各种污染物浓度，如对甲醛、苯、二氧化碳、PM2.5 等污染物的检测精度较高。同时，产品功能丰富，不仅可以实时监测空气质量参数，还具备数据存储、分析、远程通信等功能，方便用户随时随地了解室内空气质量状况2。

网络化与智能化：国外的室内空气质量监测系统在网络化和智能化方面发展较为领先。通过与互联网、物联网技术的结合，实现了多设备的联网监测和集中管理。并且，一些系统还具备智能分析和预警功能，能够根据监测数据自动判断空气质量是否超标，并及时发出警报，为用户提供智能化的解决方案。

传感器技术先进：在传感器技术方面，国外不断推出新型的传感器，具有更高的灵敏度、更快的响应速度和更好的稳定性。例如，一些光学传感器、电化学传感器等在室内空气质量监测中的应用，大大提高了监测的准确性和可靠性。

国内研究现状：

发展迅速但起步较晚：国内对基于 STM32 的室内空气质量监测的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。随着人们对室内空气质量的关注度不断提高，以及国内电子信息技术的快速发展，越来越多的高校、科研院所和企业开始涉足这一领域2。

自主研发与创新：国内研究机构和企业在借鉴国外先进技术的基础上，积极开展自主研发和创新。一方面，不断优化监测系统的硬件设计，提高系统的性能和稳定性；另一方面，在软件算法方面进行深入研究，如数据滤波、校准、异常检测等算法，提高监测数据的准确性2。

应用场景多样化：国内的室内空气质量监测系统在应用场景上呈现出多样化的特点。除了家庭、办公室等常见场景外，还广泛应用于学校、医院、商场、酒店等公共场所，以及一些对空气质量要求较高的特殊场所，如实验室、洁净车间等。

产学研合作加强：为了推动室内空气质量监测技术的发展，国内的产学研合作不断加强。高校和科研院所与企业之间开展合作，共同开展技术研发、产品设计和市场推广等工作，加快了技术成果的转化和应用。

1.3 课题主要内容

本设计是基于单片机的空气质量监测系统设计，主要实现以下功能：

通过温湿度传感器检测温湿度

通过甲醛检测、一氧化碳、二氧化碳、烟雾浓度等传感器，实现对室内空气质量的实时监测。

当室内空气质量不达标时，系统需要发出声光报警，提醒用户及时采取措施。

通过OLED显示屏，实时显示室内空气质量数据以及采取的措施。

通过步进电机模拟门窗的开关，根据空气质量情况自动进行通风换气。

通过按键控制门窗，报警

通过GSM模块实现远程监控，用户可以通过手机短信随时了解室内空气质量情况。