3、硬件选型与搭建：主控芯片选型（ESP32/Arduino），传感器选型（SHT30、PMS5003、MH-Z19B），面包板与接线实践
好，咱们进入实战环节。这一章，说白了就是「选什么零件」和「怎么把它们连起来」。很多新手容易卡在这一步——东西买回来一堆，不知道怎么下手。别急，我带你一步步捋清楚。
3.1 主控芯片：ESP32 还是 Arduino？
先聊主控。这是整个系统的大脑。我个人习惯，只要项目涉及联网，首选 ESP32。为什么？
- 自带 Wi-Fi 和蓝牙——省去外接模块的麻烦
- 双核处理器——跑传感器采集和网络通信不打架
- 价格亲民——十几块钱，比 Arduino Uno 还便宜
- Arduino IDE 兼容——你如果玩过 Arduino，上手零门槛
当然，Arduino 也不是不能用。如果你只是做原型验证，或者项目不需要联网，Arduino Uno/Nano 完全够用。但咱们这个课程要做「家庭环境监测与空气质量管理」，数据要上传、要远程查看，所以——我建议你直接上 ESP32。
3.2 传感器选型：三个关键指标
咱们要监测三个核心参数：温度湿度、PM2.5、二氧化碳。对应的传感器分别是：
| 参数 | 传感器型号 | 通信方式 | 精度/量程 |
|---|---|---|---|
| 温度 + 湿度 | SHT30 | I2C | ±0.3°C / ±2%RH |
| PM2.5 | PMS5003 | UART | 0~500μg/m³ |
| CO₂ | MH-Z19B | UART / PWM | 400~5000ppm |
SHT30：温湿度传感器
为什么选 SHT30 而不是 DHT11？嗯，这里要注意——DHT11 精度太差，误差能到 ±2°C，做环境监测基本是「图个乐」。SHT30 是 Sensirion 家的，I2C 接口，精度高、稳定性好。我在项目中用过几十个，没出过问题。
PMS5003：激光粉尘传感器
这是攀藤科技的经典款。激光散射原理，能测 PM1.0、PM2.5、PM10。注意它用的是 UART 串口通信，默认波特率 9600。接线时别接反了——TX 接 ESP32 的 RX，RX 接 ESP32 的 TX。
MH-Z19B：二氧化碳传感器
这个传感器是 NDIR（非色散红外）原理，测 CO₂ 很准。它支持 UART 和 PWM 两种输出方式。我建议用 UART，因为数据更直接。另外，它有个自动校准功能，但初次上电需要在 400ppm 环境下运行 20 分钟以上才能校准好。
3.3 面包板与接线实践
好，零件选好了，怎么连？我建议先用面包板搭原型，别急着焊板子。万一接错了，拔线重来就行，不心疼。
你需要准备的工具
- 面包板（830 孔或 400 孔都行）
- 杜邦线（公对公、公对母各若干）
- ESP32 开发板（推荐 NodeMCU-32S）
- 三个传感器（SHT30、PMS5003、MH-Z19B）
- USB 数据线（供电 + 下载程序）
接线步骤
- 供电：ESP32 的 3.3V 和 GND 分别接到面包板的电源轨和地轨。三个传感器都从电源轨取电。
- SHT30：VCC→3.3V，GND→GND，SCL→GPIO22，SDA→GPIO21
- PMS5003：VCC→5V（注意！它需要 5V），GND→GND，TX→GPIO16，RX→GPIO17
- MH-Z19B：VCC→5V，GND→GND，TX→GPIO18，RX→GPIO19
代码示例：读取 SHT30 数据
先来个最简单的，验证传感器能不能正常工作：
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SHT31.h>
Adafruit_SHT31 sht31 = Adafruit_SHT31();
void setup() {
Serial.begin(115200);
if (!sht31.begin(0x44)) {
Serial.println("找不到 SHT30！");
while (1) delay(1);
}
}
void loop() {
float t = sht31.readTemperature();
float h = sht31.readHumidity();
Serial.print("温度: "); Serial.print(t);
Serial.print(" °C, 湿度: "); Serial.print(h);
Serial.println(" %");
delay(2000);
}上传代码后，打开串口监视器。如果看到温度和湿度数据，说明接线没问题。如果显示「找不到 SHT30」，检查一下 I2C 地址——SHT30 默认是 0x44，有些版本是 0x45。
3.4 整体接线图（文字描述）
我习惯把接线画在纸上，但这里用文字描述一下：
- 面包板左侧：电源轨（红）接 3.3V，地轨（蓝）接 GND
- 面包板右侧：电源轨（红）接 5V，地轨（蓝）接 GND
- ESP32 插在面包板中间，GPIO 引脚用杜邦线引出
- 三个传感器分别插在面包板空余位置，用杜邦线连接到 ESP32
好了，硬件选型和搭建就到这里。下一章咱们开始写代码，把这三个传感器的数据都读出来，然后上传到云端。你先把接线搞定，有问题随时翻回来看看。