基于STM32与ESP8266的智能换气系统设计与实现

1. 项目概述

最近在工作室捣鼓了一个挺有意思的小项目——用单片机做个智能换气系统。起因是发现工作室经常有人抽烟，加上南方潮湿天气，空气质量时好时坏。市面上的新风系统要么太贵，要么功能过剩，索性自己动手做一个。

这个系统核心功能很简单：实时监测室内空气质量（主要是CO2、温湿度、TVOC），当数值超标时自动启动排气扇换气。整套系统成本不到200块，但效果出奇地好，特别是解决了以下几个痛点：

• 被动换气变主动：传统排气扇要么常开要么手动控制，这个系统能根据实际空气质量智能调节
• 多参数联动：不仅看CO2浓度，还会结合温湿度综合判断是否需要换气
• 低功耗设计：采用ESP8266+STM32双MCU方案，待机功耗控制在1W以内

2. 硬件设计与选型

2.1 核心控制器选型

经过对比测试，最终选择了ESP8266+STM32F103C8T6的双MCU方案：

c复制// 硬件连接示意图
[ESP8266] <-I2C-> [传感器阵列]
       ↑UART↓
[STM32] <-PWM-> [继电器模块]
       <-GPIO-> [OLED显示屏]

选型考虑：

1. ESP8266负责WiFi连接和传感器数据采集（内置ADC精度够用）
2. STM32负责逻辑控制和PWM调速（定时器资源丰富）
3. 双MCU分工既保证了实时性，又降低了单个MCU的负载

踩坑记录：最初尝试用ESP32单芯片方案，发现PWM输出在WiFi高负载时会出现抖动，影响风扇控制稳定性。

2.2 传感器阵列配置

传感器选型对比表：

实际使用中发现几个关键点：

• MH-Z19B需要预热3分钟才能稳定读数
• CCS811对酒精敏感，要远离可能的酒精源
• SHT30的湿度读