完整多功能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)解決方案，提供軟硬件設(shè)計流程

一、項目概述

1.1 引言

本設(shè)計先由溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器、一氧化碳傳感器、電磁輻射傳感器、灰塵傳感器和空氣質(zhì)量傳感器組成的傳感器系統(tǒng)分別采集溫度、濕度、甲醛濃度、一氧化碳濃度以及電磁輻射強(qiáng)度等室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。MCU讀取相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)并顯示，并且將部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中以方便用戶查看。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境的某一個參數(shù)超出要求時，MCU會控制相應(yīng)的外圍設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作，比如，當(dāng)甲醛或一氧化碳濃度過高時，MCU會控制語音系統(tǒng)進(jìn)行報警，并且打開通風(fēng)系統(tǒng)改善環(huán)境；當(dāng)室內(nèi)環(huán)境濕度過低時，MCU會控制加濕器進(jìn)行加濕，提高室內(nèi)濕度；當(dāng)室內(nèi)的灰塵濃度比室外的灰塵濃度高的時候，系統(tǒng)會進(jìn)行語音提示用戶是否開窗通風(fēng)改善環(huán)境，其中開窗動作可以遠(yuǎn)程控制。

該系統(tǒng)還可以模擬空調(diào)遙控器，通過發(fā)射遙控信號控制空調(diào)，以實現(xiàn)室內(nèi)的溫度的調(diào)節(jié)。本設(shè)計還配有日歷、時間和鬧鈴等附加功能，使其更具實用性。

本設(shè)計采用觸摸屏進(jìn)行顯示和控制，編程實現(xiàn)觸摸屏上的軟件界面，界面人性化，用戶可通過該界面查看各種信息，比如溫度、濕度、電磁輻射強(qiáng)度、歷史記錄……還可以設(shè)置時間、鬧鈴加濕器、通風(fēng)扇等外圍設(shè)備，操作方便快捷。

該設(shè)計配有上位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件通過藍(lán)牙模塊進(jìn)行無線通信，通過上位機(jī)軟件不僅可以實現(xiàn)硬件上的一切功能，比如顯示和設(shè)置，而且還可以儲存大量的數(shù)據(jù)，畫出曲線等，使用戶的操作更加方便，使其用起來更加靈活。

1.2 項目背景/選題動機(jī)

現(xiàn)代社會人們的生活環(huán)境越來越復(fù)雜，人們對環(huán)境的要求也越來越高，而室內(nèi)環(huán)境的好壞直接影響著人們的生活的舒適性。市面上的環(huán)境監(jiān)測裝置功能單一，一般只能監(jiān)測某一種環(huán)境因素，不能很好的滿足人們的需要。為此設(shè)計出多功能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，同時檢測多路信息，并提供相應(yīng)的改善措施，力求最大限度的改善室內(nèi)的環(huán)境，使人們的生活更加美好。

二、需求分析

2.1 功能要求

能夠同時檢測室內(nèi)溫度，濕度，甲醛濃度，一氧化碳濃度以及空氣質(zhì)量等參數(shù)，能夠根據(jù)環(huán)境參數(shù)控制加濕器、通風(fēng)扇、空調(diào)等外圍設(shè)備的工作，并且可以根據(jù)環(huán)境參數(shù)由語音系統(tǒng)提供實時的報警提示或者建議，具有數(shù)據(jù)保存的功能。采用觸摸屏顯示，有時間、日歷和鬧鈴等附加功能，配有人性化的軟件界面，方便操作。配有上位機(jī)軟件，使用戶可以在電腦上方便的操作該系統(tǒng)，實現(xiàn)更人性化的操作。

2.2 性能要求

觸摸屏上的軟件界面穩(wěn)定美觀，反應(yīng)速度快，可操作性強(qiáng)；環(huán)境參數(shù)測量準(zhǔn)確；室內(nèi)環(huán)境改善措施適當(dāng)。

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

MCU讀取溫度傳感器系統(tǒng)以及時鐘系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分別送到觸摸屏上進(jìn)行顯示和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進(jìn)行存儲。MCU根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的判斷，然后根據(jù)內(nèi)設(shè)的規(guī)則控制語音設(shè)備、加濕器、空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備和狀態(tài)指示燈的工作。MCU實時監(jiān)測觸摸屏的輸入情況，當(dāng)有用戶對其進(jìn)行操作時，處理器根據(jù)用戶的輸入信息進(jìn)行相應(yīng)的用戶的設(shè)置。通過藍(lán)牙模塊實現(xiàn)硬件與上位機(jī)的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和設(shè)置的完全同步。

3.2系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.3 系統(tǒng)軟件流程

程序運(yùn)行流程圖

程序開始后，先初始化，對寄存器進(jìn)行設(shè)置。然后依次讀取傳感器上的信息如溫度、濕度、有害氣體含量等，并執(zhí)行相應(yīng)功能的函數(shù)對其運(yùn)算，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若為異常數(shù)據(jù)則進(jìn)入異常診斷，顯示異常信息，發(fā)出警告并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)措施。同時檢測觸摸屏上是否有輸入信息，若有信息，則根據(jù)相應(yīng)的信息控制其他的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

3.4 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果

通過傳感器來來測量溫度、濕度、有害氣體含量等，并顯示、存儲，當(dāng)判斷出有一項或過多項指標(biāo)不正常時，通過觸摸屏顯示，并通過mcu 對其他器件進(jìn)行控制進(jìn)而調(diào)節(jié)不正常環(huán)境因素。觸摸屏作為人機(jī)界面并可實現(xiàn)USB口和串口和存儲設(shè)備并計算機(jī)通訊。