多功能室內(nèi)空氣檢測(cè)儀報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1章緒論1.1研究目的和意義從2013年開始，全國(guó)范圍內(nèi)大規(guī)模爆發(fā)的霧霾天氣，讓人們對(duì)空氣質(zhì)量問(wèn)題給予了高度的關(guān)注。另外，甲醛等由家居材料產(chǎn)生的氣體也會(huì)對(duì)廣大民眾的身體健康形成危害，在這種情況下，人們對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)掌握的需求變得愈加迫切。此外，由于人們?cè)谑覂?nèi)活動(dòng)的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，因此此類空氣質(zhì)量問(wèn)題對(duì)居民健康產(chǎn)生的影響較為突出。當(dāng)今社會(huì)生活水平不斷地改善，科學(xué)技術(shù)也在不斷地發(fā)展，工業(yè)化急速發(fā)展，所以也增加了有害氣體的排放，環(huán)境自然也遭受到了破壞。人類長(zhǎng)期生活在一個(gè)較差的環(huán)境下會(huì)引發(fā)很多身體疾病，而且人們?cè)谑覂?nèi)活動(dòng)時(shí)間久了，會(huì)有頭暈、呼吸困難、皮膚干燥等癥狀出現(xiàn)，因此一個(gè)人的身體是否健康取決于所處室內(nèi)環(huán)境優(yōu)劣。室內(nèi)空氣污染一方面來(lái)自室內(nèi)裝修過(guò)程中的裝修材料，其含有煙霧等大量有害氣體，有害氣體濃度過(guò)大會(huì)引發(fā)哮喘以及白血病等；另外一方面是人們長(zhǎng)期處于密閉的室內(nèi)，借助空調(diào)達(dá)到冬暖夏涼，空氣不流通后PM2.5值嚴(yán)重超標(biāo)，使得身體受損嚴(yán)重影響生活。同時(shí)，室內(nèi)火災(zāi)問(wèn)題也是一個(gè)很大的隱患，在室內(nèi)溫度過(guò)高的情況下容易發(fā)生火災(zāi)，會(huì)給人帶來(lái)很大的傷害，如果在室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，那么就會(huì)開發(fā)出高溫火警報(bào)警系統(tǒng)，以減少因高溫而引發(fā)火災(zāi)的案例需求。高溫火警報(bào)警系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出火警，一旦空氣質(zhì)量傳感器和溫度超過(guò)人們?cè)O(shè)定的室內(nèi)最高值時(shí)，就會(huì)引起用戶的警告，這是一種對(duì)高溫火警報(bào)警系統(tǒng)的一種自動(dòng)報(bào)警方式。人們?cè)缭绲夭扇〈胧┙档褪覂?nèi)溫度，就會(huì)減少火災(zāi)，大家的日子也就有了著落。因此，對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)是非常有必要的。就目前而言，我國(guó)在室內(nèi)空氣檢測(cè)方面，與以往的精度低、滯后嚴(yán)重的現(xiàn)象相比，技術(shù)相對(duì)于以往成熟了很多，現(xiàn)在采用單片機(jī)進(jìn)行監(jiān)控能夠很好的彌補(bǔ)以前的缺點(diǎn)。可以發(fā)現(xiàn)這幾年以來(lái)單片機(jī)發(fā)展迅速，不僅解決了空氣質(zhì)量傳感器濃度等環(huán)境參數(shù)的采集耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，而且在數(shù)據(jù)處理方面這一塊精度差的問(wèn)題也得到了不錯(cuò)的解決，適用性強(qiáng)且實(shí)用性大，具有簡(jiǎn)易、靈敏等特點(diǎn)。將單片機(jī)技術(shù)和傳感器先進(jìn)技術(shù)組合是監(jiān)測(cè)環(huán)境一系列參數(shù)的發(fā)展方向，兩者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的測(cè)量系統(tǒng)，而且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、抗干擾能力也強(qiáng)。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、可燃?xì)怏w傳感器、一氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、聲光報(bào)警模塊以及OLED顯示以及WiFi等幾部分組成。利用多個(gè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)獲取并且在OLED上或者是通過(guò)WiFi傳到手機(jī)上顯示相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)。同時(shí)，當(dāng)檢測(cè)室內(nèi)的環(huán)境值異常時(shí)，將通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，并啟動(dòng)風(fēng)扇，以此營(yíng)造個(gè)舒適環(huán)境。本設(shè)計(jì)的室內(nèi)空氣檢測(cè)系統(tǒng)具有性能高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)空氣檢測(cè)以及參數(shù)異常報(bào)警功能，具有很廣泛的市場(chǎng)前景。1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況韓國(guó)的朱兆賢博士曾在其論文《ISSAQ:AnIntegratedSensingSystemsforReal-TimeIndoorAirQualityMonitoring》中提到：近年來(lái)，室內(nèi)空氣質(zhì)量比室外空氣質(zhì)量得到了更多的關(guān)注和研究，因?yàn)槠骄?，室?nèi)空氣質(zhì)量水平比室外高出2到5倍，而美國(guó)的人有65%到90%的時(shí)間在室內(nèi)。事實(shí)上，我們每天都在不同的封閉環(huán)境中吃飯、睡覺、旅行、工作、購(gòu)物或消磨時(shí)間，如客廳、臥室、廚房、辦公樓、公共汽車、地鐵、隧道、地下鐵路站或購(gòu)物中心等。此外，人們還可以在化工、機(jī)械、電子裝配、煉油廠或地下采礦等領(lǐng)域工作。因此，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，由于暴露于室內(nèi)空氣污染而造成的健康風(fēng)險(xiǎn)可能大于室外，但他們甚至沒(méi)有意識(shí)到這一事實(shí)及其后果在國(guó)內(nèi)，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，所以室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)發(fā)展也比較慢。雖然起步相對(duì)來(lái)說(shuō)比國(guó)外晚一些，但是國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷程也大約有十年時(shí)間左右，中國(guó)的市場(chǎng)大約是在上世紀(jì)九十年代后期才有了監(jiān)測(cè)環(huán)境方面的相關(guān)想法和研究。我國(guó)早期的室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)器材比較老化，儀器體積過(guò)大，不僅費(fèi)時(shí)間而且花費(fèi)較大的勞力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)科研創(chuàng)新也比較重視，人們?cè)诃h(huán)境方面也開始增加了關(guān)注度，所以在室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)方面出現(xiàn)了很多成果，這些研究成果也出現(xiàn)在我們的家庭生活中，得到了應(yīng)用。近幾年來(lái)隨著傳感器與電子信息技術(shù)發(fā)展迅速，室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的可控制性和實(shí)時(shí)性也得到了極大的提升。隨著時(shí)代的變化和人們的重視，我國(guó)研究水平會(huì)越來(lái)越高，技術(shù)會(huì)更加成熟，將會(huì)有更多的新型產(chǎn)品出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，提高我國(guó)人民生活。國(guó)內(nèi)較為出名的室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)案例有：江蘇省的房地產(chǎn)開發(fā)商引用了美國(guó)的無(wú)線多點(diǎn)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)技術(shù)，將智能化的室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用到了智能家居中，使得室內(nèi)環(huán)境的清潔度和舒適度得到提高。在國(guó)外，因?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展比較快，所以環(huán)境檢測(cè)技術(shù)較成熟，有較成功的科研成果，也因此相關(guān)儀器在研發(fā)上得到重視，儀器在使用上也得到一致的認(rèn)可。國(guó)外對(duì)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)的理念比國(guó)內(nèi)要早得多，所以國(guó)外檢測(cè)行業(yè)這一方面的發(fā)展比國(guó)內(nèi)成熟。國(guó)外的環(huán)境檢測(cè)、智能家居等行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)，其計(jì)算機(jī)、電子電器、傳感器、通信等領(lǐng)域都較成熟和完善。目前為止，就發(fā)達(dá)國(guó)家而言，很多的多功能檢測(cè)研究產(chǎn)品已經(jīng)成為他們生活中的必備品，在市場(chǎng)上也得到很好的推廣。各產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)性價(jià)比較國(guó)內(nèi)高，成本也比國(guó)內(nèi)低。國(guó)外較為出名的室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)案例有KiHenck設(shè)計(jì)并研發(fā)了一款運(yùn)用傳感器，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)的地鐵里的空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)；哈佛大學(xué)研究的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的一氧化碳傳感器、溫濕度等數(shù)據(jù)的無(wú)線監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)等。在有害氣體檢測(cè)系統(tǒng)的初始階段，其大多采用常規(guī)的單片機(jī)技術(shù)，在這個(gè)時(shí)期，單片機(jī)主要借助專門的引腳與傳感裝置激勵(lì)性銜接，進(jìn)而對(duì)某一類特定氣體的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集，因此單片機(jī)所能夠發(fā)揮的作用比較有限，表現(xiàn)出較強(qiáng)的功能單一性，難以實(shí)現(xiàn)高精度的檢測(cè)，控制的智能化水平也差強(qiáng)人意。另外，該系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域較為廣泛，其中比較主要的包括化工、煉油廠等，但是在普通民眾的日常家居生活中應(yīng)用較少。伴隨嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式處理器的集成度大幅度提升，其采集目標(biāo)氣體的效率明顯增加，而且可以穩(wěn)定聯(lián)網(wǎng)，逐步表現(xiàn)出良好的民用價(jià)值，適用于多種智能安防場(chǎng)景。1.3研究?jī)?nèi)容先從整體出發(fā)，明確設(shè)計(jì)所達(dá)到的要求和實(shí)現(xiàn)的功能，再由整體到局部，根據(jù)系統(tǒng)的每個(gè)子模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)比不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)硬件和軟件兩者聯(lián)合設(shè)計(jì)出多功能室內(nèi)空氣檢測(cè)儀報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)涵蓋多個(gè)模塊，其中比較主要的包括按鍵控制模塊、PM2.5監(jiān)測(cè)模塊、一氧化碳監(jiān)測(cè)模塊、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)模塊、WIFI模塊、報(bào)警模塊和排風(fēng)扇模塊等，最為主要的部分為單片機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)多樣性的功能，滿足目標(biāo)用戶群體的實(shí)際需求。另外，隨著普通民眾生活質(zhì)量的不斷優(yōu)化，室內(nèi)的空氣成為人們關(guān)注的重點(diǎn)之一。室內(nèi)的污染性氣體如可吸入顆粒物、泄露的燃?xì)?、一氧化碳等影響著人們的健康以及?cái)產(chǎn)安全，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)氣體以及污染氣體的監(jiān)控，是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。該論文研究的是基于STM32單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本文的研究?jī)?nèi)容包括：（1）本部分整理和歸納了相關(guān)文獻(xiàn)，從而對(duì)有價(jià)值的資料內(nèi)容進(jìn)行分析。此后探討了本課題的主要來(lái)源，根據(jù)預(yù)設(shè)的研究目標(biāo)，對(duì)整體思路進(jìn)行梳理，最后對(duì)整體框架進(jìn)行合理的安排。[6]（2）由系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案確定好整體設(shè)計(jì)思路后定硬件方案。（3）簡(jiǎn)述硬件設(shè)計(jì)，首先給出可燃?xì)怏w傳感器、一氧化碳傳感器、PM2.5濃度、實(shí)時(shí)測(cè)量這三類參數(shù)，如果閾值超過(guò)預(yù)設(shè)的界限，那么蜂鳴器會(huì)馬上進(jìn)行警報(bào)；對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)主要電路(比較主要的包括檢測(cè)電路，顯示電路等)展開具體論述，并總結(jié)了所有器件的功能特性。（4）經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的程序設(shè)計(jì)之后，根據(jù)預(yù)設(shè)的流程實(shí)現(xiàn)以下功能。①可通過(guò)PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)空氣中PM2.5可吸入顆粒物濃度;②在應(yīng)用可燃?xì)怏w傳感裝置之后，能夠?qū)Χ喾N危險(xiǎn)氣體的空氣濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定;③在應(yīng)用一氧化碳傳感裝置之后，對(duì)多種毒性物質(zhì)的空氣濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定；④如果空氣中的燃?xì)鉂舛?、一氧化碳濃度超?biāo)、PM2.5大于預(yù)設(shè)水平或檢測(cè)到火焰后，系統(tǒng)會(huì)馬上進(jìn)行警報(bào);⑤燃?xì)庑孤r(shí)可通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)強(qiáng)行關(guān)閉燃?xì)饪傞y;⑥排風(fēng)扇可在一氧化碳濃度、可燃?xì)怏w濃度、PM2.5濃度超標(biāo)或檢測(cè)到火焰時(shí)自行啟動(dòng)，當(dāng)濃度降低于設(shè)定值或火焰消失時(shí)停止；⑦可將測(cè)定的結(jié)果借助互聯(lián)網(wǎng)傳輸至用戶手機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。（5）根據(jù)規(guī)范完成調(diào)試工作，測(cè)試系統(tǒng)是否能夠長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。第2章系統(tǒng)論證方案與設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本章主要講述了整體設(shè)計(jì)的方案選擇，先從整體出發(fā)，明確設(shè)計(jì)所達(dá)到的要求和實(shí)現(xiàn)的功能，再由整體到局部，根據(jù)系統(tǒng)的每個(gè)子模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)比不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)硬件和軟件兩者聯(lián)合設(shè)計(jì)出多功能室內(nèi)空氣檢測(cè)儀報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)涵蓋多個(gè)功能模塊，其中比較主要的包括按鍵模塊、報(bào)警模塊、WIFI模塊和用來(lái)監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w、一氧化碳及PM2.5濃度的監(jiān)測(cè)模塊等，下文將對(duì)其進(jìn)行具體論述。系統(tǒng)框圖具體如下所示：圖2.1系統(tǒng)框圖2.2硬件模塊選型2.2.1微處理器選擇方案一：52系列單片機(jī)STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一款低能耗、高性能51核心的CMOS8位單片機(jī)，具有非常廣泛的影響力，是眾多產(chǎn)品設(shè)計(jì)首選的高性價(jià)比芯片，雖然它只是一款八位單片機(jī)，但是出色的芯片架構(gòu)和高擴(kuò)展能力使它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，而且功耗較低，相對(duì)于傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)單片機(jī)具有更靈巧的可編程Flash，使它能夠適用于更廣泛的場(chǎng)合，另外STC89C52最大的優(yōu)勢(shì)是可靠性極高，采用STC公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，傳統(tǒng)的兼容MCS-51指令使其具有更好的開發(fā)性能。方案二：STM32系列單片機(jī)此器件的功耗水平相對(duì)較低，無(wú)需投入較多成本。另外，其裝配了ARMCortex內(nèi)核，其全部產(chǎn)品都是結(jié)合內(nèi)核架構(gòu)進(jìn)行具體劃分。因?yàn)槠鋬?nèi)核架構(gòu)十分完善，因此它在性能非常優(yōu)良，此外，由于其應(yīng)用范圍較廣，優(yōu)化次數(shù)也相對(duì)較多，這使其性能不斷優(yōu)化，在當(dāng)前來(lái)講，它能夠有效縮減系統(tǒng)開發(fā)周期，使產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的綜合性能，設(shè)計(jì)著可結(jié)合具體的項(xiàng)目要求選取最為適用的產(chǎn)品型號(hào)。另外，該器件的時(shí)鐘頻率可以實(shí)現(xiàn)72MHz，與同類產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比，其經(jīng)濟(jì)性出眾，具有廣泛的適用性。綜合以上因素考慮，選型方案二STM32系列，由于此型號(hào)STM32F103C6T6系列符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，故選擇此型號(hào)作為系統(tǒng)主控芯片。2.2.2液晶顯示器選擇本設(shè)計(jì)主要利用顯示屏顯示多樣性的數(shù)據(jù)，在對(duì)各類主流的顯示模塊展開對(duì)比之后，最后篩選出下述兩類方案可供選擇。方案一：LCD1602液晶顯示器此類裝置屬于工業(yè)液晶顯示器，能夠穩(wěn)定顯示16*2個(gè)字符，可以表現(xiàn)出LCD的多種特性。另外，它能夠良好的支持背光功能，單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)之后，該顯示器能夠利用電壓使指定坐標(biāo)點(diǎn)顏色發(fā)生變化，從而顯示準(zhǔn)確的字符。方案二：OLED顯示屏OLED應(yīng)用的技術(shù)較為先進(jìn)，不要求背光源驅(qū)動(dòng)，對(duì)比度非常理想，厚度比常規(guī)顯示裝置更小，靈敏度更高，適用面較廣?？梢苑浅１憬莸倪B接單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。[18]對(duì)比兩類方案之后我們可以發(fā)現(xiàn)，兩類產(chǎn)品都可以符合系統(tǒng)的基本開發(fā)需求，然而前者尺寸偏大，后者的厚度更小，功能更為完善，因此這套系統(tǒng)采用的是第二種方案進(jìn)行研發(fā)。2.2.3無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊選擇系統(tǒng)需要遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)，所以選擇數(shù)據(jù)傳輸模塊是有必要的選擇需要對(duì)比篩選，模塊一定是比較小的，需要和市場(chǎng)上現(xiàn)有的系統(tǒng)相對(duì)便宜才能有優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)，而且模塊傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候也需要距離遠(yuǎn)、穩(wěn)定性好。對(duì)比目前市場(chǎng)上流行的成熟方案，有下述幾類方案可供選擇：方案一：HC-06型產(chǎn)品應(yīng)用了較為先進(jìn)的制造工藝，適用于多種設(shè)備，其中比較主要的包括手機(jī)、耳機(jī)等，可以大幅度減少設(shè)備通信的復(fù)雜度，優(yōu)化通信效率，但其缺點(diǎn)也比較明顯，即傳輸距離相對(duì)較短。方案二：ESP8266具有無(wú)限傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，其可以支持多樣性的組網(wǎng)方式，從而讓各模塊能夠穩(wěn)定通信，以此構(gòu)建完善的WIFI網(wǎng)絡(luò)，另外，其運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立性，但也能夠與其他配件搭配應(yīng)用。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求遠(yuǎn)距離通信，第一類方案盡管在產(chǎn)品性能方面非常優(yōu)秀，然而其通信距離非常有限。因此，本文選擇性能較高的方案二。2.3系統(tǒng)方案框架圖基于以上幾點(diǎn)方案論證，本研究通過(guò)單片機(jī)、PM2.5傳感裝置等多個(gè)部分構(gòu)成。首先通過(guò)傳感裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而在OLED上顯示相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)。本設(shè)計(jì)的室內(nèi)空氣檢測(cè)系統(tǒng)具有性能高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警功能并通過(guò)WiFi將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)APP上，并且通過(guò)對(duì)環(huán)境感知，自動(dòng)控制排風(fēng)扇來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)的可燃?xì)怏w傳感器濃度。系統(tǒng)原理框圖如圖2.2所示：可燃?xì)怏w傳感器可燃?xì)怏w傳感器圖2.2系統(tǒng)原理框圖

第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)要求完成室內(nèi)空氣檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)各類傳感器來(lái)獲取室內(nèi)的環(huán)境信息，從而來(lái)通過(guò)啟動(dòng)排風(fēng)扇凈化空氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)。3.1單片機(jī)電路設(shè)計(jì)STM32F103C6T6芯片工作在2.0V-3.6V之間，它有標(biāo)準(zhǔn)電壓與低功耗電壓的功能，此外該芯片還能在通電之后有復(fù)位功能的按鈕，芯片外也會(huì)連接一個(gè)外部晶體振蕩器，晶體振蕩器的頻率，可以在4~16兆赫茲的范圍內(nèi)。包括三種狀態(tài)。下列圖3.1是STM32F103C6T6管腳圖：圖3.1STM32F103C6T6管腳圖如果采用以單片機(jī)為核心的模塊，時(shí)序控制是非常重要的環(huán)節(jié)。該時(shí)序一般情況下不是通過(guò)模組進(jìn)行控制，而主要由單片機(jī)傳輸時(shí)鐘訊號(hào)，此后再將時(shí)鐘頻率設(shè)定在器件內(nèi)部。單片機(jī)的制造主要采用了半導(dǎo)體硅，無(wú)源晶體振蕩器與指定的引腳進(jìn)行銜接，振蕩器的一側(cè)通常都會(huì)并聯(lián)特定的瓷片電容，其容值不大，這是因?yàn)榇善膮?shù)相對(duì)較小，能夠?qū)д竦膯?dòng)發(fā)揮重要作用。3.2可燃?xì)怏w傳感器電路設(shè)計(jì)本次采取MQ135做可燃?xì)怏w傳感器濃度收集，原理是利用特制電阻對(duì)可燃?xì)怏w傳感器靈敏度高，因?yàn)殡娮柚翟趦杉?jí)間是成正比的。隨著可燃?xì)怏w傳感器的三極管的基本電流會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)三極管放大的電阻電壓被發(fā)送到單片機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)探測(cè)、報(bào)警、凈化空氣等功能。下列圖3.2是MQ135管腳圖：圖3.2可燃?xì)怏w傳感器電路圖3.3一氧化碳傳感器模塊電路設(shè)計(jì)MQ7中有一種物質(zhì)會(huì)與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此類物質(zhì)會(huì)對(duì)金屬氧化物層的電阻產(chǎn)生一定影響，而傳感裝置能夠?qū)ζ浜诵膮?shù)進(jìn)行測(cè)量。換而言之，如果空氣中含有還原性氣體，那么檢測(cè)材料表面氧濃度會(huì)在一定程度上減少，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體電阻出現(xiàn)一定程度的變化，使一氧化碳傳感器的濃度測(cè)量出來(lái)。一氧化碳傳感器模塊如圖所示3.9所示：圖3.3一氧化碳傳感器檢測(cè)電路3.4PM2.5傳感器電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)代化的PM2.5檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)M2.5進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)。系統(tǒng)中PM2.5檢測(cè)單元很大程度上使用了粒子計(jì)數(shù)原理，可以對(duì)尺寸超過(guò)一定界限的顆粒物展開檢測(cè)，進(jìn)而上傳實(shí)時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)探測(cè)、報(bào)警、凈化空氣等功能。模塊原理圖如圖3.7所示。圖3.4PM2.5傳感器電路3.5按鍵控制電路設(shè)計(jì)按鍵電路大多數(shù)情況下用于實(shí)現(xiàn)指令輸入，大部分按鍵都是采用定時(shí)檢測(cè)的方式，結(jié)合電平高低來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的判斷，另外，可將按鍵引腳和IO引腳進(jìn)行銜接，從而實(shí)現(xiàn)OLED屏幕檢測(cè)對(duì)象切換和設(shè)定值加減本設(shè)計(jì)應(yīng)用了常規(guī)的開關(guān)按鍵，電路原理圖具體如下所示：圖3.5按鍵控制電路3.6電源電路設(shè)計(jì)單片機(jī)供電5V供電模塊涵蓋兩個(gè)部分，其分別為供電座子和供電開關(guān)，前者的主要作用是與電源插頭進(jìn)行銜接，后者主要用于實(shí)現(xiàn)電路開關(guān)的調(diào)控。本研究的電源電路具體參考下圖：圖3.6電源電路3.7報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路是當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到當(dāng)前室內(nèi)環(huán)境差，比如檢測(cè)到火焰或PM2.5、一氧化碳等濃度過(guò)高情況，啟動(dòng)的報(bào)警裝置。單片機(jī)可以利用PC31接口對(duì)三極管進(jìn)行管控，從而實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的穩(wěn)定控制。本研究中報(bào)警電路的整體情況如下：圖3.7蜂鳴器報(bào)警電路3.8oled顯示電路設(shè)計(jì)本次采用低功耗的0.96寸OLED顯示屏作為本的畢業(yè)設(shè)計(jì)的顯示器，用來(lái)顯示實(shí)時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，改款顯示器要比傳統(tǒng)的LCD顯示器要好一點(diǎn)，并且其更加的輕薄集成度很高，另外功耗也比較小。最初是使用在MP3當(dāng)中，現(xiàn)如今也廣泛使用在各種比較高端的智能設(shè)備上面。[21]本次設(shè)計(jì)的顯示器具體單片機(jī)的連接如下圖3.6所示。圖3.8顯示電路圖3.9WiFi驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)ESP8266模塊配置了標(biāo)準(zhǔn)化的微處理器，能夠通過(guò)外接閃存快速啟動(dòng)，如此就大幅度減小本設(shè)計(jì)在存儲(chǔ)方面的要求，并增加了整體運(yùn)行速度，處理能力得到進(jìn)一步強(qiáng)化，并能夠?qū)⑵涑洚?dāng)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，另外，在外接GPIO口之后，其可以避免系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，在用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)倪^(guò)程中，ESP8266能夠和指定的通信接口進(jìn)行銜接，通常來(lái)講，數(shù)據(jù)的上傳很大程度上是借助SPI通信來(lái)完成的，利用WiFi網(wǎng)絡(luò)將重要的參數(shù)信息傳送到終端。WiFi模塊如圖所示3.8所示：圖3.9WiFi電路

第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)這套系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)是在STM32的編譯環(huán)境下完成的，主要采用結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)句，其能夠體現(xiàn)多樣性的優(yōu)點(diǎn)，比如程序執(zhí)行效率非常出眾，并且能夠體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的多種功能特點(diǎn)，使用起來(lái)十分方便、簡(jiǎn)潔。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中最為主要的部分就是編程，從而實(shí)現(xiàn)多種多樣的系統(tǒng)功能。在應(yīng)用主程序控制之后，可對(duì)多樣性的分模塊進(jìn)行調(diào)用，此后對(duì)調(diào)用的數(shù)據(jù)展開處理，再進(jìn)行進(jìn)一步分析，判斷是否執(zhí)行預(yù)設(shè)的操作，如此就能夠控制硬件完成多種多樣的操作。在進(jìn)行編程的過(guò)程中，程序根據(jù)系統(tǒng)功能的要求展開模塊化編寫，對(duì)于主程序而言，其核心作用是在執(zhí)行模塊結(jié)束之后，操作者能夠高效的完成協(xié)調(diào)事項(xiàng)，整個(gè)工作流程圖具體如下。圖4.1主程序工作流程圖4.2初始化程序流程圖系統(tǒng)的初始化主要包括定時(shí)器初始化、按鍵初始化、ADC初始化、DAC初始化、LCD初始化等。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初始化后，接收相應(yīng)的操作指令開始工作，否則無(wú)法使用而且還會(huì)影響后續(xù)的程序運(yùn)行。系統(tǒng)初始化的流程圖具體如下，結(jié)合定時(shí)器初始化進(jìn)行分析，部分程序可以設(shè)計(jì)如下。圖4.2初始化的流程圖4.3按鍵模塊程序流程圖按鍵模塊是本系統(tǒng)最重要的模塊之一。首先對(duì)設(shè)置的四個(gè)按鍵進(jìn)行初始化，而后通過(guò)增減設(shè)定一個(gè)參數(shù)值，判斷是否能夠采集到相關(guān)數(shù)據(jù)。如果未采集到數(shù)據(jù)，則返回到開始，繼續(xù)進(jìn)行以上程序，直至采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)；若采集到數(shù)據(jù)，微處理器接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理并輸出結(jié)果。按鍵模塊的流程圖如圖4.3所示：圖4.3按鍵模塊流程圖4.4報(bào)警模塊設(shè)計(jì)該模塊其主要目的是通過(guò)傳感器采集到的信息來(lái)檢測(cè)環(huán)境變化并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮報(bào)警模塊與其他模塊的配合和聯(lián)動(dòng)關(guān)系，當(dāng)可燃?xì)怏w傳感器、一氧化碳傳感器、pm2.5傳感器監(jiān)測(cè)到的濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)會(huì)傳輸信號(hào)給報(bào)警模塊，從而觸發(fā)報(bào)警功能。報(bào)警模塊的流程圖如圖4.4所示：圖4.4報(bào)警模塊流程圖4.5WiFi模塊設(shè)計(jì)WiFi模塊會(huì)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi實(shí)時(shí)傳輸給手機(jī)，從而極大的方便了用戶查看。程序如下：voidDataExchange(void){ staticu8Tcon; Tcon++; if(Tcon>=10) { Tcon=0;//AA_Air_AlarmAir_CO_AlarmCO_PM_AlarmPM_AFlag[0]_AFlag[1]_AFlag[2]_AFlag[3]_Page\n; sprintf((char*)ESP8266_TxBuf,"AA_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d\n", (int)Air,(int)AlarmAir,(int)CO,(int)AlarmCO,(int)PM,(int)AlarmPM, (int)AFlag[0],(int)AFlag[1],(int)AFlag[2],(int)AFlag[3],(int)Page); } if(ESP8266_RxData[0])//APP按鍵 { KeyVal=ESP8266_RxData[0]; ESP8266_RxData[0]=0; Tcon=30; }}4.6oled顯示設(shè)計(jì)在OLED模塊的軟件設(shè)計(jì)中，需要考慮到多個(gè)方面的因素。首先，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和分析，確定各個(gè)模塊之間的交互方式以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。其次，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行不受外界干擾的影響。oled顯示模塊會(huì)將傳感器監(jiān)測(cè)到的濃度數(shù)據(jù)顯示到屏幕上。程序如下：voidPageInit(void){ LCD_Clr(); switch(Page) {/**/ case0://可燃?xì)怏w濃度和設(shè)定值 { LCD_DispStr(0,(unsignedchar*)"Air:PPM"); LCD_DispStr(16,(unsignedchar*)"Set:PPM"); }break; /**/ case1://CO和設(shè)定值 { LCD_DispStr(0,(unsignedchar*)"CO:PPM"); LCD_DispStr(16,(unsignedchar*)"Set:PPM"); }break; /**/ case2://pm和設(shè)定值 { LCD_DispStr(0,(unsignedchar*)"PM:ug/m3"); LCD_DispStr(16,(unsignedchar*)"Set:ug/m3"); }break; /**/ default:break; }}

第5章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果5.1硬件調(diào)試本文設(shè)計(jì)的室內(nèi)空氣檢測(cè)系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為核心控制器，在本章中將調(diào)試系統(tǒng)的幾個(gè)核心硬件模塊。，以下為本文的調(diào)試過(guò)程：本次硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，購(gòu)買相關(guān)設(shè)備后即可進(jìn)入硬件而硬件調(diào)試的成功與否，同時(shí)也決定了本系統(tǒng)的各項(xiàng)功能是否可以順利實(shí)現(xiàn)。一般而言，對(duì)單片機(jī)的調(diào)試通常涵蓋兩個(gè)重要部分，即硬件和軟件，所以有必要對(duì)兩者展開共同調(diào)試。有基于此，我們可以先在PC端銜接下載串口，觀察指示燈是否出現(xiàn)相應(yīng)的變化，此后把燒錄程序打開在PC端上方。如此就能夠?qū)⒊绦蛱砑又料到y(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)。假如在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候單片機(jī)并未順利驅(qū)動(dòng)所有模塊，則可以從編譯的角度來(lái)分析問(wèn)題，此后再具體處理問(wèn)題，這樣才能達(dá)到整體的功能。5.2軟件調(diào)試程序設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)各類功能的必要條件。如果選擇的編程工具非常適用，那么就能夠有效減少編程過(guò)程中耗費(fèi)的時(shí)間，增加軟件開發(fā)的成功率?？晒┻x擇的開發(fā)工具較多，其中比較主要的包括Keil、IAR等。IAR在世界范圍內(nèi)都具有較高知名度，它是當(dāng)前市面上主流的置入式系統(tǒng)開發(fā)工具，其配置了非常優(yōu)良的編譯程序環(huán)境，功能十分完善，但它的缺點(diǎn)也比較明顯，即學(xué)習(xí)成本較高，實(shí)際操作模式對(duì)初學(xué)者存在較高難度。Keil是微軟推出的優(yōu)秀產(chǎn)品，其可以實(shí)現(xiàn)硬件配置、編程等多樣性的功能，并能夠?qū)TM32開發(fā)的程序進(jìn)行快速編譯。另外，經(jīng)過(guò)程序的程序文檔能夠借助單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高精度的識(shí)別，如此就可以使設(shè)備在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)預(yù)設(shè)的功能邏輯進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，此后再進(jìn)行快速設(shè)計(jì)。在經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比之后，本設(shè)計(jì)選用Keil完成軟件部分的開發(fā)；本文設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言源程序主要涉及到兩類方法，第一類是采用手工編寫的方式，第二類是采用機(jī)器匯編工具對(duì)源程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到相應(yīng)的機(jī)器碼。伴隨單片機(jī)開發(fā)技術(shù)在近些年的迅猛發(fā)展，高級(jí)語(yǔ)言在程序開發(fā)過(guò)程中起到愈加關(guān)進(jìn)的作用，單片機(jī)的開發(fā)軟件得到進(jìn)一步完善，在這種情況下，Kei1逐步演變?yōu)镸CS-51系列開發(fā)過(guò)程中應(yīng)用最為廣泛的工具。Keil包含了多樣性的開發(fā)方案，其主要涉及到C編譯器，庫(kù)管理等多個(gè)方面，可利用高度集成的開發(fā)環(huán)境對(duì)各部分進(jìn)行有序組合。如果要順利運(yùn)行KEIL，通常需要配置Win98、WinXP等操作系統(tǒng)。圖5.1軟件調(diào)試界面圖5.2設(shè)置溫濕度上限5.3產(chǎn)品測(cè)試圖5.3硬件實(shí)物圖首先打開電源觀察到可燃?xì)怏w數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果如圖5.4所示。圖5.4可燃?xì)怏w數(shù)據(jù)圖連接手機(jī)APP，調(diào)整系統(tǒng)為手動(dòng)模式。測(cè)試結(jié)果如圖5.5所示。圖5.5手機(jī)WIFI參數(shù)顯示當(dāng)可燃?xì)怏w傳感器檢測(cè)濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警燈亮起，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)排風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，手機(jī)上顯示相關(guān)數(shù)據(jù)超標(biāo)，當(dāng)濃度低于設(shè)定值時(shí)，排風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖5.6所示。圖5.6可燃?xì)怏w超標(biāo)當(dāng)一氧化碳傳感器檢測(cè)濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)開始啟動(dòng)，排風(fēng)扇快速旋轉(zhuǎn)，在這之后移動(dòng)端APP顯示CO超標(biāo)，當(dāng)一氧化碳濃度低于設(shè)定值時(shí)，排風(fēng)扇隨即停止，具體情況參考圖5.7。

圖5.7一氧化碳超標(biāo)如果pm2.5傳感器測(cè)定的參數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)數(shù)值，警報(bào)系統(tǒng)快速啟動(dòng)，時(shí)排風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，手機(jī)上顯示相關(guān)數(shù)據(jù)超標(biāo)，當(dāng)一氧化碳濃度低于設(shè)定值時(shí)，排風(fēng)扇隨即停止，如圖5.8所示。圖5.8pm2.5超標(biāo)當(dāng)火焰報(bào)警傳感器檢測(cè)濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警燈亮起，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)排風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，手機(jī)上顯示檢測(cè)到火焰，當(dāng)火焰監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)不到火焰時(shí)，排風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)如圖5.9所示。圖5.9檢測(cè)到火焰第6章結(jié)論與展望6.1結(jié)論因?yàn)楸救碎_發(fā)經(jīng)驗(yàn)還比較缺乏，在本次研究中選擇邊學(xué)習(xí)邊開發(fā)的模式，網(wǎng)絡(luò)上的資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，在開發(fā)時(shí)也遇到了各式各樣的問(wèn)題，但大多采取了合理的方法進(jìn)行解決。但筆者學(xué)識(shí)有限，本文還存在一定不足之處，在將來(lái)的學(xué)習(xí)和生活中有必要對(duì)其進(jìn)一步完善。因此在后續(xù)的學(xué)習(xí)中可以對(duì)其進(jìn)一步完善，使本次設(shè)計(jì)的成果具有更良好的功能特性與應(yīng)用價(jià)值，滿足用戶的使用需求。本文開發(fā)的系統(tǒng)將STM32單片機(jī)作為核心，利用單片機(jī)獲取各類傳感裝置采集的參數(shù)信息，其主要涉及到PM2.5傳感器、可燃?xì)怏w傳感器模等，從而對(duì)這些環(huán)境信息進(jìn)行高效處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)檢測(cè)報(bào)警和調(diào)節(jié)功能。經(jīng)過(guò)調(diào)試，可以滿足以下功能：1.可通過(guò)PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中PM2.5可吸入顆粒物濃度的檢測(cè);2.通過(guò)可燃?xì)怏w傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷等可燃?xì)怏w泄漏的檢測(cè);3.通過(guò)一氧化碳傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)毒性一氧化碳?xì)怏w濃度的監(jiān)測(cè)4.燃?xì)庑孤?、一氧化碳超?biāo)或PM2.5超標(biāo)時(shí)，可發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào);5.燃?xì)庑孤r(shí)可通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)強(qiáng)行關(guān)閉燃?xì)饪傞y;6.可燃?xì)怏w、一氧化碳、PM2.5濃度超標(biāo)或檢測(cè)到火焰可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)扇，濃度低于設(shè)定值或火焰消失時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；7.使用STM32的32位ARM單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制;8.可將采集的信息利用WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸至指定的終端設(shè)備，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。6.2展望通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了許多硬件開發(fā)和軟件設(shè)計(jì)方面的理論知識(shí)，在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試的過(guò)程中，我也積累了一定的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，以后再遇到相似問(wèn)題時(shí)能夠快速應(yīng)對(duì)。本次設(shè)計(jì)從整體來(lái)講遇到了不少阻礙，但是都通過(guò)上網(wǎng)查詢和請(qǐng)教導(dǎo)師的方式逐一解決。另外，經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，我也深刻意識(shí)到在學(xué)習(xí)和應(yīng)用各類技術(shù)時(shí)應(yīng)該堅(jiān)持“以人為本”的基本理念，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活觀察和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題積極思考，并通過(guò)既有的技術(shù)方法來(lái)改善廣大民眾的生活質(zhì)量，這從某個(gè)角度而言也是一名當(dāng)代青年不可或缺的素養(yǎng)。因此，結(jié)合自身的觀察分析后，筆者決定設(shè)計(jì)和開發(fā)本系統(tǒng)，使目標(biāo)用戶可以提升管理成效，優(yōu)化其使用體驗(yàn)，達(dá)到信息化管理的目標(biāo)。當(dāng)然，空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的問(wèn)題還很多，如果氣體檢測(cè)儀中的傳感器損壞，顯示的數(shù)據(jù)就不會(huì)再有變化，無(wú)論空氣中的氣體濃度發(fā)生什么變化，為了保證氣體檢測(cè)儀能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要定期快速檢測(cè)。否則，就可能造成測(cè)量結(jié)果的惡劣的劇烈的震蕩都會(huì)造成儀表的損壞。如果目前應(yīng)用的環(huán)境中氣體濃度超出儀器可探測(cè)的范圍，傳感器也會(huì)受到損害。并且過(guò)濾膜和感應(yīng)器端口也會(huì)被液體污染，雜質(zhì)或灰塵造成測(cè)量度數(shù)受到嚴(yán)重影響。這時(shí)就有可能造成標(biāo)定失效。探測(cè)環(huán)境惡劣、環(huán)境溫差變化大，或者長(zhǎng)時(shí)間處在海水或濕熱的環(huán)境這些環(huán)境對(duì)氣體探測(cè)裝置的穩(wěn)定性要求非常高。在這些環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間使用可能導(dǎo)致氣體檢測(cè)儀失效，一般儀器在這種極端環(huán)境下無(wú)法長(zhǎng)期應(yīng)用。本系統(tǒng)的能耗相對(duì)較低，應(yīng)用的集成電路十分完善，各部分主要監(jiān)測(cè)電路的日常能耗水平可以得到有效控制。另外，伴隨氣敏元件生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，傳感器模塊所占據(jù)的空間可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步縮減，我們可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來(lái)，監(jiān)測(cè)裝置的能耗會(huì)不斷降低，其經(jīng)濟(jì)性也會(huì)達(dá)到更理想的水平。在當(dāng)前來(lái)講，廣大民眾對(duì)環(huán)境保護(hù)給予了高度關(guān)注，室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀能夠表現(xiàn)出良好的功能價(jià)值，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。伴隨空氣凈化產(chǎn)品的推陳出新，室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)水平得到進(jìn)一步提升，氣體監(jiān)測(cè)的范圍明顯擴(kuò)大，在很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都只能夠測(cè)量單一氣體種類，而經(jīng)過(guò)產(chǎn)品的不斷迭代，當(dāng)前許多產(chǎn)品都可以同時(shí)測(cè)定多種有害氣體，并把詳細(xì)的環(huán)境參數(shù)準(zhǔn)確顯示在顯示屏上?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化不斷提高，其不能夠離開當(dāng)前快速發(fā)展的智能傳感技術(shù)，其涉及到多個(gè)部分，比較主要的包括氣敏元件、微控制器等，能夠?qū)崿F(xiàn)自控、校準(zhǔn)等多樣性的功能，這使得空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的相關(guān)產(chǎn)品變得多樣化。伴隨無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，物聯(lián)網(wǎng)體系受到社會(huì)廣泛關(guān)注，這為其快速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。此外，使用智能手機(jī)辦理各類事務(wù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，無(wú)線傳輸速率在近些年也實(shí)現(xiàn)了有效升級(jí)，4G、WIFI等技術(shù)為人們提供了巨大便利，而5G時(shí)代的到來(lái)將帶領(lǐng)人們進(jìn)入新的技術(shù)風(fēng)潮。如果將室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改革，重點(diǎn)利用GPRS與云端進(jìn)行銜接，那么傳統(tǒng)的本地控制模式將發(fā)生巨大變化，人們應(yīng)用手機(jī)軟件就能夠非常非常方便的查看室內(nèi)情況，并且能夠在線調(diào)控空氣凈化設(shè)備，整個(gè)操作流程非常精簡(jiǎn)。在系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造之后，各類氣體檢測(cè)裝置也能夠構(gòu)成完善的整體，使檢測(cè)信息能夠高效的傳輸和共享。整體而言，本系統(tǒng)在未來(lái)的發(fā)展主要有兩個(gè)趨勢(shì):第一個(gè)趨勢(shì)是檢測(cè)信息多樣化，需要檢測(cè)的對(duì)象變得愈加復(fù)雜，但各類傳感裝置都能夠進(jìn)行高度集成；第二個(gè)趨勢(shì)是與其他設(shè)備的連接更加緊密，從而實(shí)現(xiàn)多樣性的功能，在采集到各類重要的檢測(cè)數(shù)據(jù)之后，可以把參數(shù)信息傳輸至計(jì)算機(jī)展開進(jìn)一步分析，并結(jié)合分析結(jié)果采取相應(yīng)的控制行為。在當(dāng)前來(lái)講，本系統(tǒng)裝配的傳感器成本還能夠進(jìn)一步壓縮，檢測(cè)精度也尚待優(yōu)化，在將來(lái)不斷縮小體積的同時(shí)，有必要研發(fā)更性價(jià)比更為出眾的傳感器，這對(duì)降低整體成本、增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力具有不可忽視的價(jià)值意義。

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Applications,2017(97):48-65.[23]Jung-YoonKim,Chao-HsienChu,andSang-MoonShin.ISSAQ:AnIntegratedSensingSystemsforReal-TimeIndoorAirQualityMonitoring[M].IEEESENSORSJOURNAL,VOL.14:2014附錄附錄A：電路原理圖附錄B:程序#include"stm32f10x.h"#include<stdio.h>#include"delay.h"#include"led.h"#include"string.h"#include"timer.h"#include"key.h"#include"stdio.h"#include"stm32f10x_tim.h"#include"Timer2.h"#include"lcd1602iic.h"#include"at24c02.h"#include"adc.h"#include"zph01pwm.h"#include"esp8266.h"#include"uart.h"voidReleaseJTAG_Pin(void);//釋放與JTAG調(diào)試相關(guān)的引腳voidPageDisplay(void);//頁(yè)面顯示voidPageInit(void);unsignedcharPage=0;unsignedintAlarmAir=0;//設(shè)定unsignedintAlarmCO=0;unsignedintAlarmPM=300;unsignedcharAFlag[4]={0};//0Air1CO2PM3火焰voidAlarmCheck(void);voidDataLoad(void);voidAlarmAirSet(void);voidFanControl(void);//風(fēng)扇控制voidAlarmCOSet(void);voidAlarmPMSet(void);voidAlarmCheck(void){ staticunsignedcharcoa=0; if(FIRE==0) { coa=20; } if(coa>0) { coa--; AFlag[3]=1; GLED=0; } else { GLED=1; AFlag[3]=0; } if(Air>AlarmAir)//達(dá)到設(shè)定值 { AFlag[0]=1; } else { AFlag[0]=0; } if(CO>AlarmCO) { AFlag[1]=1; } else { AFlag[1]=0; } if(PM>AlarmPM) { AFlag[2]=1; } else { AFlag[2]=0; } if(AFlag[0]||AFlag[1]||AFlag[2]||AFlag[3]) { BUZZER=0; FAN=1; RLED=0; } else { BUZZER=1; FAN=0; RLED=1; } }voidDataExchange(void){ staticu8Tcon; Tcon++; if(Tcon>=10) { Tcon=0;//AA_Air_AlarmAir_CO_AlarmCO_PM_AlarmPM_AFlag[0]_AFlag[1]_AFlag[2]_AFlag[3]_Page\n; sprintf((char*)ESP8266_TxBuf,"AA_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d\n", (int)Air,(int)AlarmAir,(int)CO,(int)AlarmCO,(int)PM,(int)AlarmPM, (int)AFlag[0],(int)AFlag[1],(int)AFlag[2],(int)AFlag[3],(int)Page); } if(ESP8266_RxData[0])//APP按鍵 { KeyVal=ESP8266_RxData[0]; ESP8266_RxData[0]=0; Tcon=30; }}intmain(void){ delay_init(); NVIC_Configuration(); //設(shè)置NVIC中斷分組2:2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)// ReleaseJTAG_Pin(); KEY_PortInit(); LCD_Init(); TIM2_Int_Init(10,7199);//1MS定時(shí)器 PortInit(); PageInit(); DataLoad(); ADC1_Init(); UART1_Init(9600); while(1) { AlarmCheck(); ADC_ReadData(); PageDisplay(); DataExchange(); ESP8266_Task(); delay_ms(50); }}voidReleaseJTAG_Pin(void)//釋放與JTAG調(diào)試相關(guān)的引腳{GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable,ENABLE);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);}voidPageDisplay(void){ if(KeyVal=='E') { KeyVal=0; Page++; if(Page>2) Page=0; PageInit(); } switch(Page) {/**/ case0: { LCD_DispU16(4,Air); LCD_DispU16(20,AlarmAir); AlarmAirSet(); }break;/**/ case1: { LCD_DispU16(4,CO); LCD_DispU16(20,AlarmCO); AlarmCOSet(); }break; /**/ case2: { LCD_DispU16(4,PM); LCD_DispU16(20,AlarmPM); AlarmPMSet(); }break; /**/ default:break; }}v