学校教室环境问题一直是我们不容忽视的问题。本文基于Arduino平台提出了教室环境智能监测系统，主要研究了环境数据的测量，并通过蓝牙通信与手机客户端交互。设计采用Arduino作为主控模块，利用温湿度传感器DHT11和烟雾传感器MQ-2完成教室课堂或实验室环境的数据收集，蓝牙模块HC-05完成数据与客户端的传输，可实现教室环境的温湿度和烟雾浓度参数的采集。利用App inventor完成手机客户端App的开发，用于实现教室环境监测系统的用户交互，可实现环境参数在手机软件上显示与交互。选用蓝牙通讯模块作为本设计的传输方法，通过蓝牙将传感器采集到的数据发送到手机App，手机App便可以更直观便捷的看到教室环境的数据，更方便对教室环境进行远程监控，及时的对异常情况作出应对措施，检测到环境内烟雾浓度过高就会报警提醒，从而实时保证教室的环境质量。
目录
一、 绪论 1
（一） 教室环境监测系统的研究背景 1
（二）教室环境监测系统的国内外研究现状 1
（三）课题研究意义 2
二、 设计方案、原理及主要元器件的介绍 3
（一）设计方案的讨论 3
（二）系统工作原理的介绍 3
（三）软件环境的介绍 4
（四）主要元器件的介绍 5
1.Arduino Uno R3 6
2.蓝牙模块HC05 7
3.温湿度传感器DHT11 8
4.烟雾传感器MQ2 8
三、系统的硬件设计 10
（一）教室环境监测系统组成 10
（二）教室环境监测系统各功能模块的电路设计及功能介绍 10
1.信息采集模块 10
2.蓝牙模块 12
四、系统的软件设计 13
（一）软件编程设计 13
（二）App inventor手机APP设计 14
1.App inventor 手机App前面板的设计 14
2.App inventor 手机App逻辑程序的设计 16
五、仿真和调试 21
（一）功能仿真 21
（二）软硬件调试 22

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1.蓝牙调试 22
六、总结与展望 27
（一）总结 27
（二）展望 27
参考文献 28
致谢 30
一、 绪论
（一） 教室环境监测系统的研究背景
2020年在武汉爆发的新型冠状病毒肺炎成了2020年全国人民密切关注和讨论的热点话题。在这场战“疫”中意识到我们身边就存在着很多潜在问题，学校的环境问题更是我们不容忽视的问题。如教室里面人员密集而且人员流动难于管控，环境的湿度偏高，病菌极易滋生和传播，如流行性感冒、水痘、甲流感、手足口病等等。校园每年34月和1012月易爆发流传性疾病。教室若通风不良，学生咳嗽、打喷嚏产生的大量病菌传播，便会出现传染病变的情况发生。
据公安消防部门对学校发生校园火灾统计每年有约560起，总计伤亡有17268人及财产损失将近75.6亿元。例如在2015年12月18日的清华的化学实验室发生爆炸，起因是一名清华博士生在实验室进行化学实验发生最后抢救无效死亡；在2018的年末交通大学的实验室发生了爆炸，在几名学生进行科研型实验时发生爆炸，三名学生当场死亡。
一起起触目惊心的校园安全事故的发生，为了能及时的了解到学校教室环境的实时情况便成了师生的迫切需求。目前学校规模越建越大，教室也随之越来越多，很难做到一间间教室去监管和巡视，为了让学校教室、实验室管理员更好地对教室、实验室进行管理，减少管理者工作量，提高管理效率。主要让教室实现智能管理，当人不在教室的时候也能对进行教室实时监测，对潜在的危险进行预警，让老师和学生对教室的情况了解得更加便捷。
基于Arduino的教室环境智能监测系统便采用对教室的环境数据信息（如：温湿度、烟雾）进行实时监控，对异常情况进行感知并作出相应的措施，给老师和学生提供一个良好的教室环境。
（二）教室环境监测系统的国内外研究现状
在2020年，国外的Austin Greene,Zac Forsman,Robert J三人就以灵活，低成本的状态下研究出了生态监控平台在温度和湿度控制技术领域使进行了深入研究[1]。Paola Concialdi,Simone Di Prima等人在2020提出了一个新的开源模块化仪器套件，该套件包含多达十个与数据采集系统连接的自动渗透仪，用于自动记录多个渗透实验。渗透仪配备了差动传感器，可监测Mariotte水库中水位的变化，进而量化水的渗透率[2]。Minu A Pillai和一些研究人员在2010年提出了一种使用智能传感器网络技术来确定室内环境质量的解决方案。他们指出优质的室内环境将有助于身体健康和人类成长[3]。
在国内对环境的要求也不断提高，环境监测系统也在不断进步中，宋宣旺,邵家华等人在2019年制作了有关果蔬大棚智能环境监测系统的设计通过对大棚内农作物生长环境的监测，可以进一步减少人员却能更高效的监测大棚农作物的生长数据 [4]。杜晓岚,张磊两人在2019年合作开发了基于STM32的智能家居环境监测系统的设计，让家居更智能只需通过手机就可以知道家里的环境质量[5]。薛晶晶,周旭等多人一起在2019年开发了智能水产养殖环境监测系统的设计，通过测量氧气值、PH值等，让水养殖更智能化、更效率[6]。
（三）课题研究意义
本设计采用Arduino作为主控制模块来搭建教室环境监测系统平台，研究蓝牙通信模块实现数据的实时传输功能，用温湿度传感器、烟雾传感器作为教室环境监测元件来搭建硬件系统；Arduino对传感器数据进行打包处理，并通过蓝牙发送到手机客户端App，手机客户端App可以操作系统控制系统对教室环境进行监测，从而实时保证教室的环境质量。通过手机端App的远程监控，可以得知教室环境的温度、湿度、烟雾实时数据，如果数据异常可进行报警等措施。
本设计可以很好地解决目前学校教室多，难于做到一间间教室去监管和巡视的问题，更好地对教室、实验室进行管理，减少工作量，提高管理效率。还能让教室实现智能化的管理，在不进入教室的情况下也能对教室潜在的危险进行预警，让老师和学生更加便捷地了解到教室的情况。

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