论文总字数：17374字

摘 要

现今工业的快速发展以及城市化的进程加快，随之带来了环境污染日益严重的问题。其中最为突出的，就是空气污染，空气质量与人们的生活有着密切的关系，直接影响到人们的健康水平。空气净化器的发展成为人们所关心的重点之一。

本系统的硬件以STM32单片机为核心，利用DHT11温湿度传感器，PMS3003粉尘传感器，KQM2801A空气质量传感器检测空气质量参数并控制电机的工作状态，进而实现空气净化的功能。本文介绍了系统的整体设计背景和方案，着重论述了系统各模块的选型，硬件电路的设计，使用AD13软件绘制出相应的原理图，且在STM32开发板上实现了各模块的数据采集与电机的调试。

关键词：STM32单片机 空气净化器 DHT11传感器 VOC传感器 单相异步交流电机

The hardware design of control system of small air purifier

Abstract

The rapid development of today's industry and the accelerated process of urbanization have ensued an increasingly serious problem of environmental pollution. One of the most prominent is the air pollution, air quality and people's lives have a close relationship, a direct impact on people's health level. On the air purification, has become a focus of concern.

The hardware system to STM32 microcontroller as the core, the use of DHT11 temperature and humidity sensors, PMS3003 sensor, KQM2801A air quality module to detect air quality parameters and control the working state of the motor, and then achieve the function of air purification. This paper introduces the overall design background and scheme of the system, focuses on the selection of each module of the system, the design of the hardware circuit, the use of AD13 software to draw the corresponding schematic diagram, and in the STM32 development board to achieve the module data acquisition and Motor commissioning.

Keywords: STM32 single-chip; air purifier; DHT11 sensor; VOC sensor; single-phase asynchronous AC motor

目　　录

摘　要 I

Abstract II

第一章　绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 室内空气污染现状 1

1.1.2 空气净化器的发展 1

1.2 空气净化器研究现状 1

1.2.1 泰拉蒙空气净化器 1

1.2.2 小米空气净化器 2

1.2.3 飞利浦空气净化器 2

1.3 课题任务及意义 3

第二章　方案设计 4

2.1 系统结构 4

2.2 装置结构的组成 4

2.2.1 空气检测部分 4

2.2.2 空气净化部分 5

2.2.3 人机交互部分 5

2.2.4 其他辅助模块 5

2.2.5 各模块选型 5

2.3 系统功能设计 6

第三章 硬件电路设计 8

3.1 主控系统设计 8

3.1.1 STM32F103ZET6单片机简介 8

3.1.2 STM32F103ZET6单片机的结构 8

3.1.3 STM32F103ZET6最小单片机系统 9

3.2 温湿度检测模块 10

3.2.1 DHT11温湿度传感器简介 10

3.2.2 DHT11模块结构 10

3.2.3 DHT11传输时序 11

3.2.4 DHT11硬件电路设计 12

3.3 PM2.5检测模块 13

3.3.1 攀藤PMS3003简介 13

3.3.2 攀藤PMS3003结构 13

3.3.3 PMS3003硬件电路设计 15

3.4 VOC检测模块 15

3.5 LCD模块 17

3.5.1 LCD模块简介 17

3.5.2 LCD硬件电路设计 18

3.6 电机模块 18

3.6.1单相异步电动机 18

3.6.2电机控制硬件电路设计 19

3.7 无线通信模块 20

3.7.1 ESP8266简介 20

3.7.2 ESP8266硬件电路设计 21

3.8 按键及声光报警模块 22

3.9 电源模块 24

3.10程序下载模块 24

3.11 PCB版图 25

第四章 空气净化器硬件电路测试 27

结 语 29

参考文献 30

致 谢 31

附录：设计原理图 32

第一章　绪论

1.1 研究背景

1.1.1 室内空气污染现状

室内空气污染如今已成为一个热点话题。在当今形势下，室内建筑的紧闭性也越来越高，室内外的空气的交互也随之越来越少，这就很容易造成室内空气污染物的积累。人们一天有大多数时间都在室内生活，可以说，室内空气是否洁净与人们的健康水平是紧密关联的。

据当前的数据分析来看，室内空气污染源来自于以下几个方面：舍内装潢材料所产生的有机体，如甲醛等；厨房的油烟，其中就包含着二氧化硫，一氧化碳等。

据2017年发布的新的一期关于城市空气质量状况的报告中显示，2017年第一季度的空气质量同去年相比不容乐观，部分城市甚至出现了污染更加严重的现象，由于工业的大力发展，导致空气整体质量有一定的恶化，这给空气改善带来了较大的压力。

1.1.2 空气净化器的发展

空气净化器的起源要追溯到19世纪。在当时，由于火灾的频发，消防员在灭火时总会受到有害烟雾的侵袭，于是人们发明了一种使得消防员在灭火时，可以免受烟雾侵袭的装置，此即为空气净化器的雏形。

19世纪中叶，在先前的基础上，人们用木炭来空气中的有害气体。到20世纪80年代，家用的空气净化器开始出现，不仅能够出去有害气体，而且能够处理掉空气中的粉尘，细菌等其他异物。

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