Arduino 室内空气质量与舒适度监测套件 - DIY 教程

所需组件与材料

所需工具

• 电烙铁及焊锡
• 3D 打印机（可选，用于打印外壳）

所需软件

• Arduino IDE

项目背景

许多人在封闭房间睡眠后醒来感到疲惫，这往往是由于夜间室内空气质量下降导致的。本项目制作一个低成本的空气质量监测仪，实时显示温度、湿度和空气质量等级，帮助改善居住环境。

接线说明

所有模块 VCC 接 5V，GND 接地。OLED 使用 I2C 通信，默认地址 0x3C。

代码实现

所需库安装

通过库管理器安装：

• Adafruit_SSD1306
• Adafruit_GFX
• DHT sensor library (由 Adafruit 提供)

核心逻辑

程序包含两个主要函数：

• sendSensor()：读取 DHT11 温湿度数据并在 OLED 底部显示
• air_sensor()：读取 MQ135 模拟值，根据阈值判断空气质量等级并在 OLED 顶部显示

MQ135 传感器“老化”与校准（关键步骤）

MQ135 出厂时表面吸附杂质，首次使用必须通电“老化”至少 24 小时（在洁净空气中），以烧掉表面污染物，提高测量准确性。老化完成后，将传感器置于已知洁净环境（如户外空气）中，观察串口输出的 gasLevel 基准值，据此调整代码中的阈值：

if (gasLevel < 181) quality = "GOOD!";
else if (gasLevel < 225) quality = "Poor!";
else if (gasLevel < 300) quality = "Very bad!";
else if (gasLevel < 350) quality = "Dangerous!";
else quality = "Toxic!";

不同环境、不同批次传感器基准值差异较大，建议实测校准。

完整代码

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Fonts/FreeSans9pt7b.h>
#include <Fonts/FreeMonoOblique9pt7b.h>
#include <DHT.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define sensor A0
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11

int gasLevel = 0;
String quality = "";
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void sendSensor() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
    return;
  }
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setTextSize(1);
  display.setFont();
  display.setCursor(0, 43);
  display.println("Temp :");
  display.setCursor(80, 43);
  display.println(t);
  display.setCursor(114, 43);
  display.println("C");
  display.setCursor(0, 56);
  display.println("RH :");
  display.setCursor(80, 56);
  display.println(h);
  display.setCursor(114, 56);
  display.println("%");
}

void air_sensor() {
  gasLevel = analogRead(sensor);
  if (gasLevel < 181) quality = " GOOD!";
  else if (gasLevel < 225) quality = " Poor!";
  else if (gasLevel < 300) quality = "Very bad!";
  else if (gasLevel < 350) quality = "Dangerous!";
  else quality = " Toxic";

  display.setTextColor(WHITE);
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(1, 5);
  display.setFont();
  display.println("Air Quality:");
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(20, 23);
  display.setFont(&FreeMonoOblique9pt7b);
  display.println(quality);
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(sensor, INPUT);
  dht.begin();
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for (;;);
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(50, 0);
  display.println("Air");
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(23, 20);
  display.println("Quality monitor");
  display.display();
  delay(1200);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(20, 20);
  display.println("BY Maker");
  display.display();
  delay(1000);
  display.clearDisplay();
}

void loop() {
  display.clearDisplay();
  air_sensor();
  sendSensor();
  display.display();
  delay(1000); // 1秒刷新一次
}

外壳与原理图

项目提供 3D 打印外壳模型（可选），也可用纸盒、亚克力板自制。原理图见项目附件。

注意事项与改进建议

• MQ135 对温湿度敏感，精确应用需配合温湿度补偿算法
• DHT11 精度有限，要求较高可升级为 DHT22 或 SHT30
• 可增加蜂鸣器报警、WiFi/蓝牙上传数据到手机 App
• OLED 长时间显示固定内容可能烧屏，建议添加屏保或轮询显示