摘 要现代生活中，能源的巨大消耗对环境造成了巨大的破坏，随着各大城市空气质量的不断恶化，人们对于空气质量也提出了新的要求，在此基础上需要检测空气质量，对空气中的有害气体进行有效的监测，以便采取有效的预防措施。在查阅各种资料后，针对传统监测系统的缺点设计了一套基于STM32F103C8T6单片机的监测系统。本课题采用的STM32F103C8T6单片机，单片机自带的AD转换会将数据转换成数字格式，蓝牙串口模块将夏普PM2.5传感器采集的数据显示在手机APP上，本设计相比较于市场上的监测系统具有测量精准，设计成本低等特点，具有很强的实用性和广泛的应用前景。
目 录
1. 引言 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 课题研究的现状与应用前景 1
2. 系统方案设计及设计目标 3
2.1 系统设计目标 3
2.2 系统总体方案 3
3. 硬件电路的设计 4
3.1 STM32控制电路 5
3.1.1 STM32F103C8T6单片机介绍 5
3.2.2 STM32F103C8T6最小系统设计 5
3.2 蓝牙模块 9
3.2.1蓝牙模块简介 9
3.2.2基本参数 10
3.3 传感器模块 10
3.3.1传感器模块简介 10
3.3.2基本参数 11
4. 软件电路的设计 12
4.1 系统软件开发环境 12
4.1.1 编程语言选择 12
4.1.2系统语言选择 12
4.2 软件总体设计 13
4.3 主程序设计 14
4.3.1串口引脚初始化 14
4.3.2串口配置函数 14
4.3.3 系统中断函数 15
4.3.4 延时程序 15
4.3.5 主函数 16
5. 系统测试与分析 17
5.1系统软件仿真与分析 17
5.2系统硬件测试与分析 18
结束语 21
参考文献 22
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致谢 23
1. 引言
1.1 课题背景与意义
在物质生活越来越圆满的同时，人们对生活品质的要求越来越高，因此也越来越重视环境的污染情况。在十九大中就提出在创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要的同时，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要[1]。近年来，空气污染已经成为了导致癌症，心脏病以及呼吸道疾病的重要原因，每年都会有数以万计的人因为空气污染导致的疾病而丧生，我国是受空气污染影响最大的国家，因此环境监测和治理迫在眉睫[2]。
近年来以PM2.5为主的区域雾霾现象在全国各地都有发生，尤其以工业发展突出的大城市最为严重，而这些大城市又是人口的集聚地，对公众健康造成了巨大的危害，2012年北京市官方首次发布了PM2.5监测数据，强调了PM2.5的危害性，PM2.5在空气中的停留时间长，可以随气流传送到很远的地方，PM2.5构成复杂，可能在大气成云发生多种化学反应[3]。
PM2.5污染的主要来源有两个方面，一是人为原因，二是自然原因。人类的各种生活活动也会产生大量的PM2.5，比如垃圾焚烧，汽车尾气排放等。自然的原因主要是森林火灾，火山爆发等[4]。由于PM2.5对人们生活生存带来负面影响，从2013年起各个国家开始开始重视PM2.5，各个城市也向民众提供当地每日的PM2.5值，在我们的日常生活中，由于家里空调，装修等问题，导致室内PM2.5的含量也是比较高的，因此我们要注意PM2.5的危害及时的预防[5]。对比其他各种空气污染物，PM2.5对空气质量影响最大对人类健康影响最严重，需要得到我们的重视。
PM2.5对人体有巨大的影响。PM2.5是直径≤2.5um的大气颗粒物质，由于人类身体的生理构造的原因，人类的眼鼻喉等重要器官对于直径≤10UM的细微颗粒的隔离作用很小，对PM2.5隔离作用就更小了，并且PM2.5因为在空气中漂浮会吸附大量的有毒物质，例如硝酸盐以及一些病毒等，对人体有着巨大的伤害[6]。随着我国工业的快速发展，环境的问题日益复杂，环境情况恶化严重，人为产生PM2.5的活动增多，最终会给人们自身带来巨大的影响，引发人类的各种疾病，因此设计一种可以实时监测PM2.5浓度的产品就成了一种必然，不仅仅能提醒人们PM2.5的浓度，也能唤起人们对环境的保护意识，保障人们的生活和工作的安全。
1.2 课题研究的现状与应用前景
当今社会，环境问题已经越来越受到人们的关注和认识，在现代城市污染中，PM2.5占有很大的比重，每年因为城市空气污染造成的死亡人数有很大的比例是在发展中国家[7]，这就更应该引起我们的重视，我们国家对室内室外空气污染的研究开始于 20世纪 70 年代相较于发达国家还是比较晚的。到了 1980 年，中国预防医学科学院开始研究空气污染对人体健康的影响，研究显示空气中的一氧化碳、二氧化氮等物质对人体的心肺功能有着很大的影响。在 2002 年 12 月 18 日我国正式颁布室内空气质量标准，并且于 2003 年 3 月 1 日正式在全国实施[8]。针对国内PM2.5检测的现状及需要，本课题设计的基于STM32的PM2.5浓度监测仪，能够检测室内室外的PM2.5浓度，特别是封闭的环境，如教室，实验室等能够得到更为精准的空气质量情况，然后将监测的数据实时的显示在手机APP上，本课题的主要解决思路是通过大量的阅读文献资料，了解STM32芯片以及PM2.5监测知识，通过了解的知识对课题进行硬件设计，主要包括STM32控制部分，传感器数据采集部分，蓝牙传送部分，以及手机APP显示部分。通过硬件的相互联系搭配软件的控制实现PM2.5的实时监测。具有功耗低，测量精度高，便携带等特点并且可以在手机上显示在当今社会具有很大的应用前景。
系统方案设计及设计目标
2.1 系统设计目标
影响空气质量的污染物主要有甲醛、PM2.5、苯、氨等多种有害物质。本文主要对PM2.5浓度进行检测，其他有害气体暂不讨论，这样可以使得课题设计的测量系统更加的精确和便携。参考国家现执行的室内空气监管标准 GB503252010 设计而成，如表 21 所示为民用建筑工程室内环境污染控制规范GB503252010[9]。

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