單片機(jī)控制的紫外線消毒系統(tǒng)硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u19449第1章緒論 214755第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3186492.1整體設(shè)計(jì)方案 366432.2主要元器件選擇 3147592.2.1主控芯片選擇 3133002.2.2顯示模塊方案選擇 4167672.2.3無線傳輸模塊方案選擇 418811第3章硬件設(shè)計(jì) 4281243.1主控電路模塊 484863.2甲醛檢測電路模塊 5260373.3CO濃度檢測電路模塊 5321803.4熱釋電紅外感應(yīng)電路模塊 6168633.5無線電路模塊 6228723.6繼電器電路模塊 735033.7顯示電路模塊 7195393.8按鍵電路模塊 7229413.9聲光報(bào)警電路模塊 8401第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 8225074.1編程軟件介紹 8289744.2主程序流程設(shè)計(jì) 9316494.3按鍵設(shè)置流程設(shè)計(jì) 1061464.4顯示界面切換流程設(shè)計(jì) 1152194.5風(fēng)扇和消毒燈狀態(tài)判斷流程設(shè)計(jì) 1223715第5章實(shí)物測試 14301815.1整體實(shí)物焊接總圖 1455155.2實(shí)物上電測試 14286795.3手機(jī)遠(yuǎn)程操控實(shí)物測試 143125.4手動(dòng)控制實(shí)物測試 15176405.5功能測試 1618561總結(jié) 1829802參考文獻(xiàn) 19

摘要針對(duì)人們對(duì)所處環(huán)境的消毒要求，使用嵌入式微處理器STM32F103C6T6作為控制單元，采用Wifi802.11無線通信協(xié)議，再配合紅外人體感應(yīng)模塊和甲醛、CO等有害氣體傳感器等，依據(jù)紫外線特有的消毒功能，設(shè)計(jì)了一款智能消毒系統(tǒng)。通過紫外線消毒系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程調(diào)控消毒燈和風(fēng)扇的工作狀態(tài)。當(dāng)紫外線消毒時(shí)，可以對(duì)消毒區(qū)域進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到有人進(jìn)入時(shí)就會(huì)停止紫外線消毒，當(dāng)檢測到有害氣體超過人們生活安全值時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)通風(fēng)和報(bào)警，并通過手機(jī)、WiFi、云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。通過WIFI將檢測到的CO濃度和甲醛濃度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，再通過云平臺(tái)將數(shù)據(jù)下發(fā)到手機(jī)APP上。也可以通過手機(jī)APP控制模式、消毒燈、風(fēng)扇，這些指令會(huì)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，云平臺(tái)再將指令下發(fā)到WIFI上，從而遠(yuǎn)程控制該消毒系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方便用戶使用,滿足了人們對(duì)生活環(huán)境的需求，不僅不會(huì)危害到人體，還會(huì)幫助人體維生素D的合成。并且達(dá)到了遠(yuǎn)程控制的目的，從而達(dá)到智能化消毒，為節(jié)省人力物力做出貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：紫外線消毒云平臺(tái)有害氣體檢測人體紅外遠(yuǎn)程控制第1章緒論空氣是人們生活的基本物質(zhì)條件，當(dāng)空氣受到外界污染或者空氣中含有大量病毒的時(shí)候，將會(huì)對(duì)人們的身體健康有嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通常使用臭氧消毒、高溫消毒或者甲醛熏蒸等。使用這些方式進(jìn)行消毒，雖然可以消滅空氣中的細(xì)菌和病毒，但是這些方式會(huì)有一定的局限性，人在打開消毒系統(tǒng)之后，必須立刻離開，當(dāng)有人誤入或者忘記關(guān)閉時(shí)，將會(huì)給人的身體造成損害或者一些隱形的病發(fā)癥。所以使用這些傳統(tǒng)的消毒方式時(shí)就需要特別注意，所以目前只有醫(yī)院或者一些較為特殊的環(huán)境中才會(huì)使用。懸浮在空氣中的病毒或者微生物是無處不在的，而且這些病毒的體積較小，人們?nèi)庋蹮o法看見，從而被忽視，在當(dāng)前我們所知道的病毒中，許多病毒的傳播都是通過空氣，尤其在冬天和夏天的時(shí)候，大多數(shù)人使用空調(diào)和風(fēng)扇，使室內(nèi)處于封閉的狀態(tài)，正是這種環(huán)境，讓一些病毒更加容易成活下來。因而這兩個(gè)季節(jié)發(fā)病人群就會(huì)增多，鼻炎和眼睛炎癥的患者越來越多。但是治療這些疾病的醫(yī)療費(fèi)用往往較高，所以室內(nèi)空氣質(zhì)量必須要得到改善。因此設(shè)計(jì)一款基于STM32單片機(jī)的紫外線消毒系統(tǒng)REF_Ref24124\r\h[1]。該設(shè)計(jì)通過對(duì)人體檢測，自動(dòng)控制消毒燈的開關(guān)，當(dāng)有人的時(shí)候，關(guān)閉消毒燈。還可以進(jìn)行定時(shí)消毒，也可以遠(yuǎn)程控制消毒，并且可以檢測其它有毒氣體，如甲醛和CO的濃度，當(dāng)檢測到的濃度超過安全值時(shí)，會(huì)有報(bào)警提醒并且進(jìn)行通風(fēng)，以此來實(shí)現(xiàn)安全的紫外線消毒。此次設(shè)計(jì)功能齊全，穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，檢測也較為準(zhǔn)確，操作也較為簡單，所以此次設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義和現(xiàn)實(shí)需求。本次設(shè)計(jì)了一款基于STM32單片機(jī)的紫外線消毒系統(tǒng)，它能打破以往紫外線消毒的弱點(diǎn)，達(dá)到更好的消毒效果，具有顯著的優(yōu)越性，具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)REF_Ref32627\r\h[3]。此次設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)消毒的功能，在消毒時(shí)，如果檢測到環(huán)境中有人出現(xiàn)，為了防止對(duì)人體造成傷害，消毒燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，還可以將室內(nèi)的有害氣體濃度顯示在顯示屏上，并且將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)，當(dāng)這些濃度值超過閾值時(shí)，蜂鳴器會(huì)報(bào)警提醒并且風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)進(jìn)行通風(fēng)REF_Ref627\r\h[4]。數(shù)據(jù)通過wifi進(jìn)行無線傳輸，將遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)APP上，用戶可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制消毒。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1整體設(shè)計(jì)方案此次設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)模塊：輸入模塊、中控模塊、輸出模塊REF_Ref2530\r\h[5]。輸入模塊可以分為五部分：第一部分是甲醛檢測模塊，用來檢測甲醛濃度，第二部分是熱釋電紅外感應(yīng)檢測，用來檢測環(huán)境中是否有人，第三部分是CO檢測模塊，用來檢測CO濃度，第四部分是按鍵，用來調(diào)整工作的時(shí)間、甲醛和CO濃度的閾值以及模式的選擇，第五部分是供電模塊，用來給整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電；中控部分采用STM32單片機(jī)作為此次設(shè)計(jì)的主控芯片，主要是將傳感器檢測的信號(hào)進(jìn)行處理，處理后控制輸出；第三部分是輸出模塊，主要可以分為四部分，第一部分是顯示屏，用來顯示檢測到的甲醛濃度值和CO濃度值。第二部分是聲光報(bào)警，當(dāng)檢測到有害氣體超過閾值時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警。第三部分是消毒燈，通過繼電器閉合來進(jìn)行室內(nèi)消毒REF_Ref1616\r\h[6]。第四部分是繼電器，用來控制風(fēng)扇，當(dāng)有害氣體超過閾值的時(shí)候，使用風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)處理。除此之外還有wifi模塊，該模塊不僅僅是輸入模塊，也是輸出模塊。當(dāng)WIFI作為輸出端時(shí)，將獲取到數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，云平臺(tái)再將數(shù)據(jù)下發(fā)到手機(jī)APP上。作為輸入端時(shí)，手機(jī)APP上傳指令到云平臺(tái)，云平臺(tái)再將指令下發(fā)到WIFI上。圖2-1整體系統(tǒng)框圖2.2主要元器件選擇2.2.1主控芯片選擇方案一：采用ESP8266作為此次設(shè)計(jì)紫外消毒的主控芯片，這款單片機(jī)支持使用串口、定時(shí)器、WIFI等；該芯片內(nèi)部通過產(chǎn)生不同的PWM脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，雖然使用這款芯片其內(nèi)部的資源較為豐富，其價(jià)格也較為便宜，但是使用這款芯片的輸入輸出口有限，當(dāng)需要使用的輸入輸出口較多時(shí)，需要進(jìn)行外部拓展輸入輸出口。方案二：選用STM32F103C6T6作為此次紫外線消毒的主控芯片，這款芯片內(nèi)部資源較為豐富，擁有的串口較多，可供用戶使用的串口有兩個(gè)，具有6個(gè)定時(shí)器，37個(gè)輸入輸出口，3個(gè)通道的PWM，通過使用這款芯片，可以實(shí)現(xiàn)較為豐富的功能，當(dāng)前，這款芯片已經(jīng)在很多領(lǐng)域進(jìn)行使用，且當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的這款主控芯片價(jià)格也較為便宜。綜上：此次設(shè)計(jì)考慮到需要使用的輸入輸出口較多，采用STM32F103C6T6作為此次設(shè)計(jì)的主控芯片。2.2.2顯示模塊方案選擇方案一：采用TFT屏作為此次設(shè)計(jì)的顯示模塊，使用這款顯示屏可以將顯示屏的分辨率增加，用戶可以使用該顯示屏實(shí)現(xiàn)各種炫彩的效果，雖然這款顯示屏的顯示效果較好，但是使用這款芯片價(jià)格較高，使此次設(shè)計(jì)的成本增加。方案二：顯示模塊采用OLED顯示屏，這款顯示屏顯示的顏色較為單一，但是這款顯示屏具有較多的優(yōu)點(diǎn)：使用這款顯示屏可以顯示字符、中文、字母等，且這款顯示屏的分辨率也較高，其顯示的亮度較高，并且價(jià)格偏低。綜上：雖然使用這兩款顯示屏都可以作為此次設(shè)計(jì)的顯示屏，但是考慮到成本問題，需要顯示的清晰度，最終選擇方案二作為此次設(shè)計(jì)的顯示模塊2.2.3無線傳輸模塊方案選擇方案一：采用藍(lán)牙作為此次設(shè)計(jì)的無線傳輸模塊，藍(lán)牙進(jìn)行通信時(shí)通過串口和單片機(jī)進(jìn)行連接，藍(lán)牙的工作電壓較寬，允許輸入輸出的電壓為3.6V到6V之間，但是在使用時(shí)，不允許使用7V的電壓對(duì)此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行供電，藍(lán)牙在配對(duì)之后，電路中的電流變小，僅為10mA，但是在未配對(duì)之前電路中的電流我i30mA，通過使用藍(lán)牙可以使得系統(tǒng)和手機(jī)或者電腦進(jìn)行通信。方案二：采用WiFi作為此次設(shè)計(jì)的無線傳輸方式，采用Wi-Fi作為具有較多的優(yōu)點(diǎn)，采用WIFI可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離進(jìn)行傳輸或者通信，不受到距離的影響，通過WiFi連接手機(jī)或者電腦可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。若使用藍(lán)牙，其使用距離只在10m范圍之內(nèi)，而使用WiFi，其使用距離在50m范圍之內(nèi)，由于此次設(shè)計(jì)需要的距離較遠(yuǎn)，所以藍(lán)牙的距離不夠，因此最終選擇方案二，使用WIFI作為此次設(shè)計(jì)的無線傳輸方式。第3章硬件設(shè)計(jì)3.1主控電路模塊此次設(shè)計(jì)的紫外線消毒系統(tǒng)采用的主控芯片是STM32F103C6T6，主要考慮到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能和信息的處理速度，還有使用串口的數(shù)量，雖然使用51系列較為便宜，但是其處理速度較慢而且串口較少，不夠此次設(shè)計(jì)的使用，所以采用STM32F103C6T6作為此次設(shè)計(jì)的主控芯片。圖3-1是ST公司的STM32系列單片機(jī)原理圖。主控芯片通過輸入輸出口或者串口對(duì)輸入進(jìn)行處理，然后控制輸出，甲醛濃度傳感器將檢測到的甲醛信號(hào)通過單片機(jī)的PA0傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理，此次設(shè)計(jì)需要檢測具體的甲醛濃度值，所以將該傳感器的模擬量輸出口接到單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；CO濃度檢測也甲醛一樣也需要檢測出具體的濃度值，所以將CO濃度檢測的模擬輸出通過和單片機(jī)的PAC進(jìn)行連接；人體熱釋電和單片機(jī)的PB5進(jìn)行連接，將檢測是否有人的信號(hào)通過該引腳傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)；此次設(shè)計(jì)使用兩個(gè)繼電器分別和單片機(jī)的PB3和PB4進(jìn)行連接，分別控制紫外線消毒燈和風(fēng)扇，這兩個(gè)繼電器配合甲醛濃度和人體熱釋電進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)防止CO濃度過高中毒或者檢測到防止有人紫外線對(duì)其進(jìn)行造成傷害；單片機(jī)將檢測的甲醛、CO、人體熱釋電信息經(jīng)過處理通過顯示屏和單片機(jī)的連接引腳PB6和PB7進(jìn)行傳輸顯示在顯示屏上；按鍵和單片機(jī)的PA4到PA7進(jìn)行連接，四個(gè)按鍵用來切換控制模數(shù)、顯示模塊、和對(duì)當(dāng)前的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)檢測到CO濃度或者甲醛異常時(shí)通過聲光報(bào)警和單片機(jī)的PC13和PC14進(jìn)行連接，單片機(jī)將檢測的情況和程序設(shè)置的進(jìn)行對(duì)比，然后將聲光報(bào)警的引腳拉低或者拉高使得其進(jìn)行聲光報(bào)警。圖3-1主控芯片原理圖3.2甲醛檢測電路模塊此次設(shè)計(jì)選擇MS1100甲醛傳感器，用來檢測室內(nèi)空氣中甲醛濃度。它接入單片機(jī)的PA1引腳,主要利用其檢測較為準(zhǔn)確，靈敏度較高的特點(diǎn)。甲醛是一種有毒氣體，對(duì)人們的身體健康有嚴(yán)重危害，特別是一些新建設(shè)好的住房，甲醛濃度一直很高，很多時(shí)候，人們不太去關(guān)心這些有毒氣體，致使身體受到危害。而此設(shè)計(jì)通過對(duì)室內(nèi)甲醛濃度的檢測，可以將甲醛濃度顯示在顯示屏和手機(jī)上，方便人們實(shí)時(shí)觀察室內(nèi)的甲醛濃度，在甲醛濃度達(dá)到閾值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警以及通風(fēng)處理。圖3-2為甲醛檢測電路原理圖。圖3-2甲醛檢測電路原理圖3.3CO濃度檢測電路模塊此次設(shè)計(jì)采用MQ-7來檢測室內(nèi)的CO的濃度，它接入單片機(jī)的PAC引腳，主要是利用該材料表面的二氧化錫的電導(dǎo)率和空氣中的CO濃度成正比，因此特別適合用來檢測一氧化碳的濃度。如果室內(nèi)一氧化碳濃度過高，容易使我們中毒，但是CO又很容易被氧化成二氧化碳。在室內(nèi)門窗禁閉的情況下，如果發(fā)生煤氣泄露，容易對(duì)人的生命造成威脅。在本次設(shè)計(jì)中，當(dāng)該模塊檢測到CO濃度過高時(shí)，蜂鳴器會(huì)進(jìn)行報(bào)警，風(fēng)扇通風(fēng)，手機(jī)端也會(huì)實(shí)時(shí)更新濃度的變化。CO傳感器模塊如圖3-3所示。圖3-3CO濃度檢測電路原理圖3.4熱釋電紅外感應(yīng)電路模塊在使用紫外線消毒時(shí)，必須確保室內(nèi)無人，所以此次使用熱釋紅外傳感器REF_Ref12312\r\h[8]。用來檢測室內(nèi)是否有人。它接入單片機(jī)的PB5引腳。該模塊檢測人體是利用不同物體會(huì)發(fā)出不同波長，相同的物體在不同的溫度下也會(huì)發(fā)出不同的波長，人體正常的體溫在35~37度左右，一般我們發(fā)射10UM的紅外線。熱釋電紅外感應(yīng)電路原理圖如圖3-4所示。圖3-4熱釋電紅外感應(yīng)電路原理圖3.5無線電路模塊為了能夠遠(yuǎn)程控制室內(nèi)消毒燈或者風(fēng)扇，以及了解室內(nèi)CO和甲醛濃度值，通過WIFI將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送到手機(jī)進(jìn)行顯示，也可以使用手機(jī)端控制消毒燈和風(fēng)扇的關(guān)、閉。此次設(shè)計(jì)采用ESP8266作為WIFI模塊，它的TX端接入單片機(jī)的RX1，RX端接入單片機(jī)的TX1，主要利用該模塊成本較低、使用較為簡便而且功耗較低的特點(diǎn)。圖3-5為此次設(shè)計(jì)的無線電路模塊原理圖。圖3-5無線電路模塊原理圖3.6繼電器電路模塊此次設(shè)計(jì)需要對(duì)風(fēng)扇和紫外線消毒燈進(jìn)行控制，采用繼電器作為控制風(fēng)扇和消毒燈的開關(guān)。該繼電器具有很多的優(yōu)點(diǎn)：小功率可以控制大功率，還可以實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電。使得該繼電器較為安全，還具有繼電保護(hù)功能。該繼電器的接法也較為簡單，將單片機(jī)的引腳PA.0連接到三極管PNP的基極，使繼電器進(jìn)行打開和關(guān)閉，與外接風(fēng)扇或者消毒燈構(gòu)成一個(gè)回路，在運(yùn)行過程中控制繼電器的關(guān)閉REF_Ref3455\r\h[9]。繼電器控制原理圖下圖3-6所示。圖3-6繼電器模塊電路原理圖3.7顯示電路模塊此次設(shè)計(jì)采用OLED顯示屏。用來顯示時(shí)間、CO和甲醛濃度、控制方式。采用OLED進(jìn)行顯示，主要原因是使用OLED顯示的畫面較為清晰，而且顯示的數(shù)據(jù)較多，這款顯示屏的重量較低，在顯示黑色的時(shí)候，就完全不發(fā)光，使該模塊更加的省電REF_Ref9778\r\h[10]。該模塊可以自動(dòng)發(fā)光，它的接線也較為簡單，只有四個(gè)引腳，只需要將引腳1接電源VCC，引腳2接地，引腳3接PB6，引腳4接PB7。OLED屏電路原理圖如圖3-7所示。圖3-7顯示模塊電路原理圖3.8按鍵電路模塊此次設(shè)計(jì)需要對(duì)消毒系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示界面的切換及界面參數(shù)的設(shè)置。此設(shè)計(jì)采用了四個(gè)按鍵，按鍵K1用來實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的切換，按鍵K2用來對(duì)設(shè)置參數(shù)的+1操作，按鍵K3用來對(duì)設(shè)置參數(shù)的-1操作，按鍵K4用于切換測試界面和設(shè)置界面。在此系統(tǒng)中選用了獨(dú)立按鍵，所以采用一按鍵對(duì)一線的按鍵結(jié)構(gòu)，電路圖如圖3-8所示。設(shè)置單片機(jī)IO口為輸入狀態(tài)，“0”時(shí)為輸入，此時(shí)單片機(jī)會(huì)檢測按鍵端口的實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下，就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。但是在實(shí)際使用過程中，需要一定的反應(yīng)時(shí)間。但是，單片機(jī)執(zhí)行周期時(shí)間很短，所以會(huì)多次檢測按鍵的動(dòng)作程序，導(dǎo)致按鍵出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷[9]。按鍵的觸點(diǎn)會(huì)在閉合或者斷開的瞬間，出現(xiàn)抖動(dòng)，在設(shè)計(jì)中可以采用硬件電路消除抖動(dòng)或者用軟件編程方式去抖動(dòng)。圖3-8獨(dú)立按鍵電路原理圖3.9聲光報(bào)警電路模塊此次設(shè)計(jì)采用聲光進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)檢測到CO濃度和甲醛濃度超過閾值時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警。聲：采用蜂鳴器；光：采用二極管。蜂鳴器有兩種，分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，此次設(shè)計(jì)采用的是有源蜂鳴器，當(dāng)CO和甲醛濃度超過閾值時(shí)，單片機(jī)PC14端口會(huì)將低電平發(fā)送給三極管基極，從而將三極管導(dǎo)通，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警電路采用的是LED燈，接單片機(jī)的PC13端口，當(dāng)CO和甲醛濃度超過閾值時(shí)，PC13端口會(huì)輸出低電平，從而LED發(fā)光報(bào)警REF_Ref12609\r\h[11]。聲光報(bào)警電路如圖3-9所示。圖3-9聲光報(bào)警模塊電路原理圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件介紹本設(shè)計(jì)所用到的編程軟件為Keil5，其界面如圖4-1所示：圖4-1Keil5開發(fā)界面此次設(shè)計(jì)的消毒燈采用的編程語言為C語言，使用的編程軟件為Keil5，這款編程軟件是當(dāng)前人們使用較多的編程軟件，由于這款單片機(jī)支持編程的單片機(jī)種類較多，如51類、32類，受到很多編程開發(fā)人們的喜歡，使用這款編程軟件進(jìn)行編程，其編程較為簡單，且可以將編程的結(jié)果顯示在軟件的最下方，并且可以顯示編程過程中的錯(cuò)誤或者一些警告，編程人員通過雙擊編程的結(jié)果可以自動(dòng)切換到問題行，在運(yùn)行0錯(cuò)誤0警告時(shí)，可將程序下載到單片機(jī)中。4.2主程序流程設(shè)計(jì)主流程圖如圖4-2所示。在主程序流程中，先將初始化各個(gè)模塊，然后進(jìn)入主循環(huán)，在while主循環(huán)中，先進(jìn)入按鍵函數(shù)，掃描按鍵，確定是否有按鍵按下，當(dāng)檢測到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行如下處理：如切換控制模式、設(shè)置CO濃度最值、甲醛濃度最值、調(diào)整定時(shí)時(shí)間等；然后進(jìn)入第二個(gè)函數(shù)，通過CO傳感器和甲醛傳感器獲取當(dāng)前的CO濃度或者甲醛濃度值；再進(jìn)入第下一個(gè)函數(shù)顯示函數(shù)，根據(jù)不同的標(biāo)志位來顯示不同的內(nèi)容，包括主測量界面顯示時(shí)間、CO濃度、甲醛濃度、控制模式，設(shè)置界面顯示CO濃度的限值、甲醛濃度限值、消毒時(shí)間等；最后進(jìn)入第四個(gè)函數(shù)：狀態(tài)判斷函數(shù)，該函數(shù)主要通過不同的狀態(tài)標(biāo)志控制消毒燈和風(fēng)扇的開或關(guān)。圖4-2程序總體流程圖4.3按鍵設(shè)置流程設(shè)計(jì)按鍵設(shè)置子流程圖如圖4-3所示。檢測到按鍵按下時(shí)，如果檢測到按鍵1按下，則進(jìn)行系統(tǒng)控制模式的切換；如果檢測到按鍵2按下，在界面1為CO設(shè)置界面時(shí)，CO濃度最大值+1，在界面2為甲醛濃度的設(shè)置界面時(shí)，甲醛濃度的最大值+1，在界面3在定時(shí)開始界面時(shí)，定時(shí)開始時(shí)+1，在界面4為定時(shí)開始分界面時(shí)，定時(shí)開始分+1，在界面5為定時(shí)結(jié)束時(shí)，定時(shí)結(jié)束時(shí)+1，在界面6時(shí)，定時(shí)結(jié)束分+1；如果檢測到按鍵3按下，在界面1為CO設(shè)置界面時(shí)，CO濃度最大值-1，在界面2為甲醛濃度的設(shè)置界面時(shí)，甲醛濃度的最大值-1，在界面3在定時(shí)開始界面時(shí)，定時(shí)開始時(shí)-1，在界面4為定時(shí)開始分界面時(shí)，定時(shí)開始分-1，在界面5為定時(shí)結(jié)束時(shí)，定時(shí)結(jié)束時(shí)-1，在界面6時(shí)，定時(shí)結(jié)束分-1。如果檢測到按鍵4按下，則進(jìn)入設(shè)置界面。圖4-3按鍵設(shè)置子流程圖4.4顯示界面切換流程設(shè)計(jì)顯示界面切換子流程如圖4-4所示。根據(jù)不同的界面標(biāo)志位來顯示不同的界面，界面標(biāo)志位為0時(shí)，顯示此刻的時(shí)間、CO濃度值、甲醛濃度值，控制模式；界面標(biāo)志為1時(shí)，顯示并可以設(shè)置CO濃度的最大值；界面標(biāo)志位為2時(shí)，顯示并可以設(shè)置甲醛濃度的最大值；界面標(biāo)志位為3時(shí)，顯示設(shè)置區(qū)間定時(shí)開始時(shí)間時(shí)；界面標(biāo)志位為4時(shí)，顯示設(shè)置區(qū)間定時(shí)開始時(shí)間分；標(biāo)志位為5，顯示設(shè)置區(qū)間定時(shí)結(jié)束時(shí)；界面標(biāo)志位為6時(shí)，顯示設(shè)置區(qū)間定時(shí)結(jié)束分。圖4-4顯示界面切換子流程圖4.5風(fēng)扇和消毒燈狀態(tài)判斷流程設(shè)計(jì)風(fēng)扇和消毒燈狀態(tài)判斷流程如下圖4-5所示。當(dāng)檢測到的CO濃度大于設(shè)置的最大閾值時(shí)，風(fēng)扇繼電器閉合，進(jìn)行通風(fēng)。當(dāng)消毒時(shí)間在設(shè)置時(shí)間之內(nèi)時(shí)，且檢測到?jīng)]有人的時(shí)候，打開紫外線消毒燈進(jìn)行消毒，否則關(guān)閉紫外線消毒燈。當(dāng)接收到云端打開通風(fēng)信號(hào)時(shí)，自動(dòng)打開通風(fēng)繼電器；當(dāng)從云端接收到關(guān)閉信號(hào)時(shí)，自動(dòng)斷開通風(fēng)繼電器。當(dāng)接收到云端打開消毒燈的信號(hào)時(shí)，自動(dòng)打開消毒燈進(jìn)行消毒；當(dāng)接收到云端關(guān)閉消毒燈信號(hào)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉消毒燈。 圖4-5風(fēng)扇和消毒燈狀態(tài)判斷子流程圖第5章實(shí)物測試5.1整體實(shí)物焊接總圖實(shí)物整體焊接如圖5-1所示，從圖中可以看出該設(shè)計(jì)包括STM32單片機(jī)及其組成的最小系統(tǒng)、電源、紐扣電池、人體紅外熱釋模塊、WIFI模塊ESP8266、OLED燈、蜂鳴器、CO檢測模塊MQ-7，風(fēng)扇及其驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的繼電器，消毒燈及其控制消毒燈的繼電器，四個(gè)獨(dú)立按鍵。圖5-1整體實(shí)物焊接圖5.2實(shí)物上電測試將焊接好的實(shí)物進(jìn)行上電，此時(shí)通過OLED屏可以看出，此時(shí)的時(shí)間為16：55：37、CO的濃度為14ppm、甲醛的濃度為17ppm，系統(tǒng)運(yùn)行的模式為自動(dòng)，實(shí)物上電測試，如圖5-2所示。圖5-2上電測試實(shí)物圖5.3手機(jī)遠(yuǎn)程操控實(shí)物測試通過WIFI將檢測的CO、甲醛濃度上傳到云平臺(tái)，并將數(shù)值發(fā)到手機(jī)端，通過手機(jī)可以實(shí)時(shí)查看濃度值及濃度的變化，也可以對(duì)控制方式進(jìn)行改變，改變控制風(fēng)扇和消毒燈的開關(guān)REF_Ref13080\r\h[12]。如圖5-3左為控制方式的調(diào)整，左邊第一個(gè)開關(guān)為開則代表該模式是手動(dòng)；如圖5-3右，開關(guān)為關(guān)，則模式為自動(dòng)模式。圖5-4為手機(jī)端控制風(fēng)扇消毒燈的實(shí)物測試。中間的開關(guān)控制消毒燈，此時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)所以消毒燈不亮，第三個(gè)開關(guān)控制風(fēng)扇，此時(shí)為開啟狀態(tài)，所以風(fēng)扇工作。圖5-3左手機(jī)調(diào)整手動(dòng)控制方式實(shí)物測試圖5-3右手機(jī)端調(diào)整自動(dòng)控制方式實(shí)物測試圖5-4手機(jī)端控制風(fēng)扇消毒燈實(shí)物測試5.4手動(dòng)控制實(shí)物測試通過第一個(gè)按鍵可以將控制模式調(diào)整為手動(dòng)控制，實(shí)物測試如圖5-5所示，通過第四個(gè)按鍵可以切換設(shè)置模式，按鍵按下一次，進(jìn)入CO濃度設(shè)置界面，再通過中間兩個(gè)按鍵進(jìn)行數(shù)值調(diào)整，CO濃度實(shí)物設(shè)置如圖5-6所示，再次按下第四個(gè)按鍵進(jìn)行甲醛濃度設(shè)置界面如圖5-7所示，再次按下第四個(gè)按鍵進(jìn)入消毒燈消毒時(shí)間設(shè)置如圖5-8所示。圖5-5手動(dòng)控制實(shí)物測試圖5-6CO濃度設(shè)置實(shí)物測試圖5-7甲醛設(shè)置實(shí)物測試圖5-8時(shí)間設(shè)置實(shí)物測試5.5功能測試在CO、甲醛濃度處于正常的時(shí)候，風(fēng)扇和消毒燈都不進(jìn)行工作，實(shí)物如圖5-9所示。此時(shí)若檢測到CO濃度過高，測試中通過打火機(jī)在MQ-7周圍點(diǎn)燃，這時(shí)控制風(fēng)扇的繼電器運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)物測試如圖5-10所示。若將打火機(jī)在沒有點(diǎn)著的時(shí)候放在MS1100甲醛傳感器處，可以看到此時(shí)甲醛的值在快速增加，實(shí)物測試如圖5-11所示。通過按鍵設(shè)置好紫外線消毒燈的消毒時(shí)間，此時(shí)消毒燈沒有工作，主要是紅外熱釋檢測到人體就不進(jìn)行工作，實(shí)物測試如圖5-12所示，若將人體熱釋遮擋住，測試可以看到紫外線消毒燈進(jìn)行工作，實(shí)物測試如圖5-13所示。圖5-9正常實(shí)物功能測試圖5-10CO功能檢測濃度實(shí)物測試圖5-11甲醛功能檢測實(shí)物測試圖5-12人體熱釋功能檢測實(shí)物測試圖5-13紫外消毒功能實(shí)物測試總結(jié)本設(shè)計(jì)主要是為了改善人們室內(nèi)的生活環(huán)境，同時(shí)又具有消滅細(xì)菌、凈化空氣且不會(huì)對(duì)人的健康造成傷害。因此設(shè)計(jì)了一種基于STM32單片機(jī)的紫外線消毒系統(tǒng)。使用STM32F103C6T6芯片作為此次紫外線消毒的主控芯片。使用CO有害氣體傳感器、紅外人體感應(yīng)模塊和甲醛檢測等模塊，通過手機(jī)、WiFi、云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：1.該系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程通過手機(jī)端控制消毒燈和風(fēng)扇的開關(guān)。2.可以通過按鍵設(shè)定消毒燈的自動(dòng)工作時(shí)間，在紫外線消毒期間，熱釋電紅外感應(yīng)模塊可以對(duì)消毒區(qū)域進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到有人進(jìn)入時(shí)，紫外線就會(huì)停止工作