【单片机毕业设计】基于 STM32 的环境烟雾与光照智能监测控制系统设计，基于单片机的厨房油烟自动排风与照明调控装置设计（014301）

bishe7_is_vx

445人浏览 · 2026-07-01 22:05:10

bishe7_is_vx · 2026-07-01 22:05:10 发布

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20 个相关毕业设计备选题目
项目研究背景
摘要
总体方案
核心功能
技术路线
项目演示
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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的环境烟雾与光照智能监测控制系统设计
基于单片机的厨房油烟自动排风与照明调控装置设计
基于 STM32F103 的多传感器环境智能调控终端设计
基于 MQ2 与 GL5506 的智能通风照明控制系统开发
基于 STM32 的手动自动双模式环境监测设备设计
基于单片机的多档位风扇智能排风系统设计与实现
基于嵌入式的烟雾光照阈值可调智能控制装置设计
基于 STM32 的 OLED 显示环境感知智能调控系统设计
基于 L9110 驱动的厨房智能通风照明一体机设计
多传感器融合的 STM32 环境智能控制系统设计与实现
基于 STM32 单片机的室内环境智能监测控制器开发
基于嵌入式技术的油烟分级排风自动控制系统设计
基于 STM32 的参数可调型环境感知智能终端设计
基于双传感器的嵌入式智能通风照明设备设计
基于 STM32F103 的手动自动切换环境调控系统实现
单片机驱动的多档位风扇智能油烟处理装置设计
基于嵌入式单片机的室内光照烟雾联动控制系统
基于 STM32 的阈值自定义环境智能监控装置开发
基于传感器采集的嵌入式智能排风照明系统设计
基于 STM32 的人机交互型环境感知控制系统设计

项目研究背景

随着物联网嵌入式技术快速普及，各类室内环境智能调控设备逐步应用于家庭厨房、小型加工车间等场景，依靠传感器采集环境参数实现设备自动控制成为智能家居领域主流发展方向。当前传统排风、照明设备大多采用纯人工手动操作模式，仅支持单一启停控制，缺少环境数据实时采集与分级自动调控能力；市面上简易环境监测装置普遍存在功能单一问题，仅能完成数据显示，无法联动风扇、照明等执行设备，且参数阈值固定不可自定义，人机交互界面简陋，缺少自动、手动双操作模式切换功能，适配不同环境工况的灵活性较差。同时多数传统设备数据处理依靠简易逻辑芯片，运算能力有限，无法实现多档位分级排风控制，难以适配不同烟雾浓度下的差异化排风需求。嵌入式单片机技术成熟、开发成本低廉，可结合 MQ2、光敏等传感器完成多维度环境信息采集，搭配电机驱动模块、OLED 显示屏幕搭建一体化智能控制终端。本课题依托 STM32 单片机搭建集烟雾、光照检测、分级排风、自动手动切换于一体的控制系统，解决传统设备智能化程度低、调控逻辑单一、交互性差等痛点，为小型室内环境低成本智能调控提供可行落地方案，具备实际应用价值与工程研究意义。

摘要

本文针对传统室内排风照明设备智能化程度低、参数不可调、缺少自动控制逻辑等问题，设计一款基于 STM32F103C8T6 单片机的环境智能监测控制系统。系统搭载 MQ2 烟雾传感器、GL5506 光敏传感器采集环境数据，通过 OLED 屏幕实时展示烟雾浓度与光照强度；采用 L9110 电机驱动模块实现风扇三档分级排风，搭配按键完成模式切换、阈值修改、设备手动控制等交互操作。系统支持自动、手动、阈值设置三种界面，自动模式下依据自定义阈值分级开启风扇并根据光照亮度自动控制照明，手动模式可单独操控风扇与照明设备。本文完成硬件电路搭建、嵌入式程序开发、人机交互逻辑编写，通过多组工况测试验证系统功能完整性。测试结果表明，该系统数据采集稳定、控制逻辑可靠，兼具低成本、易操作、功能集成度高的特点，可应用于厨房、小型车间等场景，为嵌入式环境智能控制类设备开发提供参考。

总体方案

一、核心硬件清单及选型说明

STM32F103C8T6 单片机最小系统板
- 作用：系统主控核心，完成传感器数据采集、逻辑运算、外设驱动、按键交互处理，统筹全部设备控制流程。
- 选型理由：主流入门级 32 位单片机，资源充足、开发资料丰富，成本低廉，完全满足本课题多传感器、多外设联动控制需求，适配本科嵌入式开发学习。
- 使用场景：作为整个控制系统的运算与控制核心，承接传感器输入信号，输出控制信号至风扇、照明、显示屏外设。
MQ2 烟雾气体传感器模块
- 作用：实时采集环境烟雾浓度模拟电压信号，传输至单片机完成模数转换，提供烟雾判断依据。
- 选型理由：检测范围广、响应速度快，适配油烟、烟雾检测场景，驱动逻辑简单，配套示例程序完善，降低开发难度。
- 使用场景：厨房、小型车间等存在油烟、烟雾产生的环境，持续采集烟雾浓度数据。
GL5506 光敏电阻光照传感器模块
- 作用：感知环境光照强弱，输出对应模拟信号，为自动照明控制提供数据支撑。
- 选型理由：光敏特性稳定，电路结构简单，价格低廉，适合室内光照强度检测场景。
- 使用场景：实时监测环境亮度，实现暗光自动开灯、强光熄灯的联动逻辑。
0.96 寸 IIC 通信 OLED 液晶显示屏
- 作用：可视化展示实时烟雾数值、光照数值、系统运行模式、阈值参数、设备工作状态。
- 选型理由：IIC 通信占用单片机引脚少，屏幕功耗低、显示清晰，支持多页面切换显示，适配多界面交互需求。
- 使用场景：系统人机交互显示终端，切换自动模式、手动模式、阈值设置三类界面。
L9110 直流电机驱动模块
- 作用：接收单片机 IO 控制信号，驱动直流散热风扇运转，实现风扇启停与三档转速分级控制。
- 选型理由：双通道驱动芯片，电路简单，可实现电机调速控制，驱动能力满足小型风扇负载，开发门槛低。
- 使用场景：控制排风风扇分一、二、三档分级运转，对应不同烟雾浓度排风需求。
直流散热风扇、LED 照明灯珠
- 作用：执行排风、照明动作，作为系统受控终端设备。
- 选型理由：低电压驱动，与单片机 IO 电平匹配，可直接搭配驱动模块控制通断。
- 使用场景：自动 / 手动模式下完成油烟排出、环境补光功能。
独立按键 4 个
- 作用：实现界面切换、阈值选择、参数增减、设备开关等人机交互操作。
- 选型理由：机械式独立按键，电路搭建简单，触发逻辑易于编写，适配多按键交互需求。
- 使用场景：完成系统全部人工操作交互逻辑。
直流稳压电源模块
- 作用：为单片机、传感器、风扇、显示屏统一提供稳定工作电压。
- 选型理由：输出电压稳定，带载能力满足整套硬件功耗，保障系统长时间稳定运行。
- 使用场景：整套硬件系统供电基础。

二、硬件整体架构逻辑

整套硬件采用主控核心分层驱动架构，电源模块统一供电；传感器模块作为输入层采集环境模拟数据，传输至 STM32 单片机完成 AD 转换与数值运算；4 路独立按键作为人工交互输入；单片机作为运算层根据预设逻辑输出控制信号，分别驱动 OLED 显示层、L9110 风扇驱动层、LED 照明输出层，形成 “环境采集 - 数据运算 - 人机交互 - 设备执行” 完整闭环硬件链路。

三、硬件运行环境

开发调试阶段使用台式计算机完成程序编译、烧录，计算机最低配置为酷睿 i3 处理器、4GB 内存、Windows10 操作系统；实物设备运行环境为室内常温场景，供电电压 5V 直流稳定电源，无高温、强电磁干扰环境。

核心功能

一、基础采集功能

烟雾浓度采集功能
- 实现效果：MQ2 传感器实时采集环境烟雾模拟信号，单片机转换为可读取的浓度数值。
- 操作逻辑：设备上电后自动持续采集，数据实时同步至 OLED 屏幕刷新。
- 使用场景：系统全天候监测室内油烟、烟雾浓度，为自动排风控制提供数据。
- 核心作用：获取环境烟雾基础参数，是分级风扇自动控制的判断依据。
- 实现目标：稳定输出 0 至满量程烟雾浓度数值，数据刷新无明显延迟。
光照强度采集功能
- 实现效果：GL5506 光敏模块持续检测环境亮度，转换为光照数值传输至主控。
- 操作逻辑：设备上电自动循环采集，数值实时在显示屏同步更新。
- 使用场景：实时感知室内明暗程度，实现照明自动启停逻辑。
- 核心作用：提供光照判断参数，支撑暗光自动开灯联动功能。
- 实现目标：光照数值随环境亮度变化实时同步，采集误差满足室内调控需求。

二、显示与人机交互基础功能

OLED 多界面实时显示功能
- 实现效果：屏幕分三类界面展示数据，分别为自动模式界面、手动模式界面、阈值设置界面，实时刷新对应参数与设备状态。
- 操作逻辑：按下按键一切换三类界面循环切换，界面内容同步变更。
- 使用场景：用户查看环境数据、设备工作状态、自定义阈值参数。
- 核心作用：可视化展示系统全部运行信息，搭建人机交互窗口。
- 实现目标：界面切换流畅，文字、数值显示清晰，无花屏、卡顿问题。
四按键全局交互控制功能
- 实现效果：4 个独立按键分配不同操作指令，覆盖界面切换、参数调整、设备操控全部人工操作。
- 操作逻辑：按键一：界面切换；按键二：切换阈值 / 切换受控设备；按键三：数值增加 / 开启设备；按键四：数值减少 / 关闭设备。
- 使用场景：用户手动操作系统，完成模式切换、参数修改、设备启停。
- 核心作用：提供完整人工操作渠道，实现手动干预系统运行。
- 实现目标：按键触发响应灵敏，无按键冲突、误触发问题。

三、阈值自定义辅助功能

多参数阈值可调设置功能
- 实现效果：阈值设置界面下，可自定义烟雾三档排风阈值、光照照明触发阈值，参数断电保存。
- 操作逻辑：按键二切换待修改阈值项，按键三增加数值，按键四减少数值，调整后参数即时生效。
- 使用场景：根据不同环境工况修改控制标准，适配不同使用场景需求。
- 核心作用：提升系统适配性，允许用户自定义设备自动控制触发条件。
- 实现目标：全部阈值参数可自由修改，数值区间合理，修改后自动保存生效。

四、自动模式核心控制功能

烟雾分级三档风扇自动排风功能
- 实现效果：自动模式下，实时对比烟雾浓度与三段自定义阈值，分级启动风扇档位。
- 操作逻辑：烟雾＞阈值 1 开启一档；＞阈值 2 开启二档；＞阈值 3 开启三档，浓度下降自动降低档位。
- 使用场景：厨房、加工车间产生油烟、烟雾时，系统自动匹配排风强度。
- 核心作用：依据污染程度智能调节排风功率，兼顾降噪与排风效率。
- 实现目标：浓度达到对应阈值即时切换风扇档位，档位切换逻辑无延迟。
光照联动自动照明功能
- 实现效果：自动模式下，光照强度低于设定阈值时自动点亮照明灯光，亮度达标自动关灯。
- 操作逻辑：单片机循环对比实时光照数值与自定义光照阈值，实时控制 LED 灯通断。
- 使用场景：室内光线不足时自动补光，无需人工手动开灯。
- 核心作用：实现环境亮度自适应照明，降低人工操作成本。
- 实现目标：亮度变化时照明启停切换及时，无频繁闪烁误触发。

五、手动模式核心控制功能

手动设备独立操控功能
- 实现效果：手动模式下可单独选择、控制风扇与照明两类设备，自由启停。
- 操作逻辑：按键二循环切换选中设备（风扇 / 照明），按键三开启选中设备，按键四关闭选中设备。
- 使用场景：用户不依赖自动逻辑，人工自主控制排风、照明设备启停。
- 核心作用：提供手动干预通道，满足特殊工况下人工独立控制需求。
- 实现目标：两类设备可独立开关，互不干扰，操作指令即时响应。

技术路线

编程语言：C 语言
- 选型理由：嵌入式单片机开发主流编程语言，执行效率高，内存占用低，适配 STM32 底层寄存器、外设驱动开发，高校嵌入式课程核心教学语言，学习资料充足。
- 课题用途：编写传感器 AD 采集程序、OLED 屏幕驱动、按键中断交互、风扇分级调速、自动 / 手动控制逻辑、阈值参数读写全部业务代码。
开发框架：STM32 标准库（StdPeriph_Lib）
- 选型理由：入门级 STM32 开发库，封装完善，寄存器操作简化，降低底层开发难度，适配本科嵌入式课程学习，案例资源丰富。
- 课题用途：实现单片机 GPIO、ADC、IIC、定时器外设初始化，完成传感器、显示屏、电机驱动底层驱动封装。
开发工具：Keil MDK5
- 选型理由：ARM 架构单片机专用集成开发环境，支持 C 语言编译、在线调试、程序烧录，行业通用教学工具，适配 STM32 全系列芯片。
- 课题用途：项目工程创建、代码编写、语法编译、程序调试、固件烧录至 STM32 主控板。
硬件调试工具：ST-LINK 下载器、万用表
- 选型理由：ST-LINK 为 STM32 配套调试烧录工具，支持在线断点调试；万用表用于硬件电路通断、电压检测，排查接线故障。
- 课题用途：程序下载调试、硬件电路接线检测、传感器供电与信号采集故障排查。
辅助设计软件：Altium Designer
- 选型理由：主流电子电路设计软件，高校电子类、计算机嵌入式专业教学工具，可完成原理图、PCB 绘制。
- 课题用途：绘制整套控制系统硬件电路原理图，完成硬件接线逻辑设计。
运行环境：Windows 10 操作系统
- 选型理由：兼容性强，Keil、Altium Designer 等开发工具适配完善，硬件驱动安装便捷。
- 课题用途：承载全部开发、调试、电路设计软件运行。
测试辅助工具：串口调试助手
- 选型理由：轻量串口数据查看工具，可实时打印单片机采集的烟雾、光照数值，便于功能调试。
- 课题用途：开发阶段实时查看传感器采集数据，验证采集逻辑、控制阈值逻辑是否正常。
文档绘图工具：Visio
- 选型理由：操作简单，适合绘制硬件架构图、程序流程图，高校毕业设计文档通用绘图工具。
- 课题用途：绘制硬件整体架构框图、软件程序控制流程图，用于毕业设计说明书配图。

项目演示

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关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。