基于STM32的室內空氣凈化監測系統設計方案是一個綜合性的項目，它結合了微控制器技術、傳感器技術、數據處理與通信技術，以實現室內空氣質量的實時監測與凈化控制。以下是一個詳細的設計方案，包括主控芯片型號及其在設計中的作用。

一、系統概述

基于STM32的室內空氣凈化監測系統旨在通過實時監測室內環境中的溫濕度、PM2.5濃度、有害氣體（如甲醛、TVOCs等）等參數，并根據這些數據動態調整空氣凈化器的工作狀態，從而為用戶提供更加健康、舒適的室內環境。系統具備數據采集、處理、顯示、報警及遠程控制等功能。

二、主控芯片選擇及作用

2.1 主控芯片型號

本系統選用STM32F103C8T6作為主控芯片。STM32F103C8T6是意法半導體（STMicroelectronics）生產的一款高性能、低功耗的32位微控制器，基于ARM Cortex-M3內核。該芯片擁有豐富的外設資源，包括ADC（模擬數字轉換器）、USART（通用同步/異步接收/發送器）、SPI（串行外設接口）、I2C（兩線式串行總線）等，非常適合用于需要實時響應和精確控制的系統。

2.2 主控芯片在設計中的作用

1. 數據采集：STM32F103C8T6通過其內置的ADC模塊和GPIO（通用輸入輸出）接口，能夠接收來自溫濕度傳感器、PM2.5傳感器、有害氣體傳感器等多種傳感器的模擬或數字信號，實現環境數據的實時采集。

2. 數據處理：主控芯片對采集到的數據進行必要的格式解析、單位轉換、濾波和校準，以提高數據的準確性和可靠性。同時，根據預設的控制算法（如PID算法、模糊控制算法等），計算出空氣凈化器的最佳工作狀態。

3. 控制功能：根據處理后的數據，STM32F103C8T6通過控制電機的轉速和功率，調整空氣凈化器的風扇速度，從而實現對室內空氣凈化效果的精確控制。此外，還負責控制報警系統（如蜂鳴器、LED指示燈）的開關，以及與WiFi模塊、液晶屏等外設的通信。

4. 人機交互：通過連接液晶屏或手機APP，STM32F103C8T6可以顯示室內環境的實時數據、凈化器的工作狀態及報警信息，用戶可以通過界面進行參數設置、模式切換等操作。

5. 智能化控制：系統能夠根據室內環境的實時變化自動調整空氣凈化器的工作狀態，實現智能化控制，提高凈化效率。

三、系統硬件設計

3.1 傳感器模塊

• 溫濕度傳感器：選用DHT11或DHT22等型號，用于實時監測室內的溫度和濕度。這些傳感器具有抗干擾能力強、校準精確、可靠性高的特點。

• PM2.5傳感器：采用如GP2Y1051AU0F等型號的灰塵傳感器，能有效檢測空氣中的PM2.5濃度。

• 有害氣體傳感器：選用TGS2602等型號，用于檢測空氣中的有害氣體濃度，如氨氣、硫化氫、VOCs等。

3.2 電機與風機

根據STM32F103C8T6的PWM（脈沖寬度調制）輸出，通過驅動電路控制空氣凈化器的風扇電機，實現風速的調節。

3.3 顯示與報警

• 液晶屏：用于實時顯示室內空氣質量數據，如PM2.5濃度、溫濕度等。

• LED指示燈：用于指示系統的運行狀態，如工作、待機、故障等。

• 蜂鳴器：用于空氣質量超標時的報警提醒。

3.4 無線通信模塊

• WiFi模塊：選用ESP8266等型號，實現系統數據的遠程傳輸，用戶可以通過手機APP查看室內空氣質量數據，并發送控制指令給系統。

四、系統軟件設計

4.1 編程語言與開發環境

系統采用C語言進行編程，使用Keil uVision作為開發環境。Keil uVision支持STM32微控制器的編譯、調試和下載，具有界面友好、功能強大的特點。

4.2 軟件架構

• 初始化：系統啟動后，首先進行初始化設置，包括STM32F103C8T6的配置、各模塊的初始化以及WiFi連接的建立等。

• 數據采集與處理：通過STM32F103C8T6的ADC和GPIO接口讀取傳感器數據，并進行必要的處理和分析。

• 控制邏輯：根據處理后的數據，通過控制算法計算出空氣凈化器的最佳工作狀態，并發送控制指令給電機驅動電路。

• 人機交互：通過液晶屏或WiFi模塊，顯示室內環境數據和接收用戶操作指令。

• 報警處理：當檢測到空氣質量超標時，通過LED指示燈和蜂鳴器進行報警提醒。

五、系統調試與測試

系統調試包括硬件調試和軟件調試兩部分。硬件調試主要檢查電路連接是否正確，傳感器、電機等硬件是否工作正常。軟件調試則通過Keil uVision的調試功能，逐步檢查程序邏輯是否正確，數據處理是否準確，控制指令是否有效。

在測試階段，將系統置于不同的室內環境中，模擬不同的空氣質量狀況，驗證系統的實時監測與凈化控制功能是否滿足設計要求。

六、結論與展望

基于STM32的室內空氣凈化監測系統設計方案結合了STM32F103C8T6微控制器的強大功能，實現了對室內空氣質量的實時監測與凈化控制。系統具有結構簡單、功能實用、易于擴展的優點，能夠為用戶提供更加健康、舒適的室內環境。未來，隨著傳感器技術、通信技術和控制算法的不斷發展，該系統有望進一步優化和完善，實現更加智能化、精準化的空氣凈化控制。