本系统是基于物联网技术和传感器技术进行设计的，整个系统包括以下几个模块：STM32F103C8T6、传感器模块、OLED模块、WIFI通讯模块、按键输入模块和声光报警模块。本系统的主控部分是STM32F103C8T6单片机，数据部分主要是通过温湿度传感器、光照强度传感器、一氧化碳气体传感器和PM2.5浓度传感器采集，将传感器与单片机最小系统连接，传感器的测量数值会被收集并存储。在液晶屏显示相关环境数据的同时，WIFI模块将数据上传到阿里云平台，平台再将数据下发到APP端，可以让人们方便直接的观察到当前环境的各种指标。还可以根据不同情况自行设置温湿度、光照强度、及CO浓度的上下限，一旦超过正常范围就会打开电灯、发出声光报警、打开风扇促进空气流通等，维持环境稳定[4]。本文的主要内容安排如下：
（1）了解本课题的背景和现状，查阅国内外对环境监控研究的资料,了解目前存在的一些问题。
（2）确定系统的主要功能和参数的技术指标，然后结合设计目的进行系统的框架设计，为后文的软硬件设计做好铺垫。
（3）分析预选方案并确定元器件的选取，对所选的单片机和相关传感器进行详细的介绍，详细说明系统各个模块的硬件电路。
（4）对单片机作一定的概述，详细说明系统的软件设计思路，根据各个模块的功能特性，针对性的进行软件编程设计。
（5）对系统的主要功能进行调试，使各传感器正常工作，最后对所做实物作总体测试，从而论证本系统的设计理念。
系统调试主要是将硬件搭建的实物模型与程序相结合进行调试。本系统的实物图如图5-1所示。在调试过程中，传感器能够完成环境数据采集的任务，误差也都在设计指标之内。OLED屏上可以清晰的显示数据结果。在控制方面，风扇按照控制要求正常运转，加速空气流通。本系统预留了一定的接口，可以添加其他模块进行下一步的扩展研究。
图5-1 实物模型图
本系统可以与手机端进行网络通信，可以把处理过的数据结果通过WIFI模块发送至手机上的APP，用户即可利用智能手机了解到最新的环境参数。首页如下图5-2所示。
图5-2 手机APP使用界面
5.3 调试结果
经过上述软硬件测试，本系统可以实现预设的相关功能。
第一，在监控方面。本系统能对所处环境中的温湿度、室内光照强度、PM2.5和CO浓度进行实时监控并显示结果。其中温度测量范围为±0~50℃（存在±2％的误差），光照强度测量范围0~99％，湿度测量范围为10~90％RH（存在±5％RH的误差），PM2.5浓度监测灵敏度为0.5V/（0.1mg/m3）。CO浓度监控范围为0~99%。在检测PM2.5和CO浓度时，测量值会与程序内设置的三组范围进行比较。本系统可以控制电灯、报警灯、排气扇,，报警器的开关，报警模块中的LED灯和蜂鸣器也可以按照正确指令启动。综上所述，本系统基本达到了预设的效果。
第二，在人机交互情况。本系统不仅能在OLED上显示采集环境数值的结果，还可以利用ESP8266WIFI模块与手机进行通讯。这样方便用户在手机上实时观察到环境数据。配备的按键可以设置报警阈值的加减。
详见文档:
文档和程序.7z
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