论文总字数：23821字

摘 要

近年来，我国正处在高速发展的时期，人们生活水平提高的同时，空气污染问题也愈加严重。

本论文采用软硬件结合的方式来研究基于STM32单片机的空气净化器，分为硬件电路设计和软件程序设计与调试两部分。

在硬件电路设计方面，本设计采用STM32F103ZET6单片机作为控制核心，根据系统的功能要求，设计电源控制模块为整个系统供电，PM2.5传感器模块和CO传感器模块检测空气质量，通过液晶显示模块进行显示，同时利用WIIFI模块接入物联网平台，可以通过电脑和手机来查看空气质量信息。净化单元是通过电机控制模块来控制风扇的转动，因此使空气得到净化。

在软件设计和调试方面，软件系统可以通过主程序初始化与其他的各个功能模块子程序如液晶显示程序、电机驱动程序、WIFI控制程序、数据采集程序等相互结合完成，再将程序下载到单片机中，以达到系统所要实现的功能。

结果表明，本设计最终可实现采集PM2.5和CO浓度、LCD显示、手机查看

数据，以及驱动风扇净化空气的功能。

关键词：空气净化器；STM32单片机；传感器；液晶显示；电机；WIFI

Design of air purifier based on STM32

Abstract

In recent years, China is in a period of rapid development, as people's living standards improved, the air pollution problem is increasingly serious.

In this paper, the air purifier based on STM32 microcontroller is studied by combining software and hardware. It is divided into two parts: hardware circuit design and software program design and debugging.

In terms of hardware circuit design, this design adopts STM32F103ZET6 microcontroller as the control core. According to the functional requirements of the system, the power supply control module is designed to supply power to the whole system, PM2.5 sensor module and CO sensor module detect air quality, and display through the liquid crystal display module. At the same time, WIIFI module is used to connect to the Internet of things platform, and air quality information can be checked by computers and mobile phones.The purification unit controls the rotation of the fan through the motor control module, thereby purifying the air.

In terms of software design and debugging, the software system can be combined with other functional modules subroutines such as liquid crystal display program, motor driver, WIFI control program and data acquisition program through the initialization of the main program, and then the program can be downloaded to the single chip microcomputer to achieve the desired functions of the system.

The results show that this design can finally realize the collection of PM2.5 and CO concentrations, LCD display, mobile phone data viewing, and drive a fan to purify the air.

Key Words: Air purifier；STM32 MCU；sensor；Liquid crystal display；motor；WIFI

目 录

摘 要 I

Design of air purifier based on STM32 II

Abstract II

目 录 III

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 研究现状 2

1.3 论文的研究内容和组织结构 2

1.3.1研究内容 2

1.3.2组织结构 3

第二章 总体设计 4

2.1 基本功能 4

2.2 总体架构 4

2.3 器件选型 5

2.3.1 开发板选型 5

2.3.2 PM2.5传感器选型 5

6

2.3.2 CO传感器选型 7

2.3.4 电机控制模块选型 9

2.3.5 液晶显示屏选型 10

2.3.6 WIFI模块选型 11

2.4 本章小结 12

第三章 硬件电路设计 13

3.1 硬件总体设计 13

3.2 单片机控制模块 13

3.3 电源控制模块 15

3.3.1电源模块结构 15

3.3.2电源模块电路 15

3.4 PM2.5传感器模块 17

3.5 CO传感器模块 17

3.6 电机控制模块 18

3.7 液晶显示模块 19

3.8 WIFI模块 20

3.9 本章小结 21

第四章 软件设计 22

4.1 软件总体设计 22

4.2 系统初始化 22

4.3 PM2.5传感器模块 26

4.4 CO传感器模块 27

4.5 电机驱动模块 28

4.6 液晶显示模块 30

4.8 WIFI控制模块 32

4.9 本章小结 34

第五章 硬件连接与程序测试 35

5.1 硬件连接 35

5.2 程序下载与测试 35

5.2.1程序下载 35

5.2.2测试 36

5.3 本章小结 40

第六章 总结与展望 41

6.1 本文的主要工作 41

6.2 进一步的工作展望 41

参考文献 42

致 谢 44

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

在我国经济不断发展的同时，也付出了一些代价。生产污染物的大量排放，使得自然环境无法承受，从而出现了一些环境问题，其中空气污染状况也越发严重，煤炭行业、汽车行业的发展，造成大量有害气体的排放，如一氧化碳、PM2.5细小颗粒等。空气的污染对人们的生活环境危害十分的严重，空气质量与人们的身体健康息息相关。每个人都需要呼吸空气来维持生命，大气中的污染物悬浮在空气中，就会被人体吸进肺部，从而对人体的呼吸系统造成一定的危害^[1]。近年来，人们对雾霾这个词逐渐加深了解，它也成为了政府、民众以及媒体关注的焦点。雾霾天气就是由于人类活动向大气中排放大量的污染物而造成的。现在由于外部大环境的空气污染严重，室内空气也不免受到了影响，而且随着城市化的发展，越来越多的人住进了高楼，居住的环境越来越密闭，空气流动性也变差了，使得室内空气污染越来越严重，这对居民生活造成严重影响。另外一些车间工作的工厂，由于空间密闭，粉尘比较多，会使得车间里的可见度降低，影响工人的操作，有的甚至会造成事故。

根据上诉现象可以看出，空气污染已经严重影响到了人们的生活和工作，所以研究空气污染的治理与预防具有十分积极的意义。目前源头控制、通风和空气净化这三种方式是改善室内空气污染状况的主要途径^[2]。源头控制的成本和技术要求比较高，要依靠政府和社会各界的共同努力才能有所进展，对于家庭，工作单位来说不好实现。室内通风的效果并不大，而且外部的空气污染也很严重，只能轻微改善室内空气状况。所以空气净化是最为方便有效的解决办法了。对于长时间处于室内工作和生活的人们以及一些粉尘较多的工厂来说，空气净化器是必不可少的^[3]。空气净化器内部置有通风装置，可以加快室内的空气循环流动，从而有效处理掉室内的一些污染气体以及粉尘颗粒等，使得空气变得更加干净。如今人们已经逐渐认识到空气净化器的重要性,越来越多的人会为了保持室内环境空气质量去购买空气净化器。在空气净化器方面，中国有相当大的市场和发展空间^[4]。

1.2 研究现状

我国的空气净化器还处于起步阶段，人们正在慢慢意识到空气净化的重要性，空气净化产品的潜在用户在慢慢增加，并且其市场销售规模也在不断的扩大，以每年20%的速度增长。国内一些知名的空气净化器品牌有美的、亚都和安利等。这些产品主要走中低端路线，但人们逐渐认识到空气污染的危害，对于空气清洁度要求越来越高，一些低质量空气净化产品无法满足人们的需要，所以对于空气净化器产品的研究更新不断进行着。空气净化器发展至今，经历了两代产品，第一代产品是以物理净化为主，利用过滤、吸附等消除烟尘，但无法消除异味、微生物等造成的污染^[5]。第二代产品是以产生臭氧、负离子为主要功能的空气净化器^[6]。

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