具有新风系统的室内空气净化器的设计与实现

摘要

近年来,中国社会经济迅速发展的同时,人们逐渐认识到空气污染的严重性.室内空气的质量也受到严重影响,空气中的有害微颗粒分子等严重危害着人们的生命及财产安全.空气净化器虽然能够解决一时之需,但是人们长时间处在不通风的室内,会出现一些头晕、恶心、呕吐等不良反应,甚至还会引发一些疾病.为了解决这种不及时更换新鲜空气引起氧气不足、废气和其他杂志气体累计过多从而导致人体的不良反应现象,新风系统应用而生.　　本论文是基于单片机STM32设计研发的具有新风系统的室内空气净化器,主要针对房屋长期不通风、通风率较低导致室内空气内循环和新旧气体混合现象从而使人体产生头晕呕吐等一些不良生理反应的提出的解决方案.本论文基于STM32单片机进行新风系统净化的主控板设计,结合检测模块(即PM2.5模块和CO2模块)、后台服务器、手机微信共同组成新风换气净化系统,提供了普通净化模式、新风模式、手机微信远程实时检测与控制、触摸按键控制的功能.　　根据本课题所需的功能需求并且借鉴前人的研究成果,以河北大学工程硕士校外实习基地北京乔松网络科技有限责任公司提供的实验环境和后台服务器为依托,借助实习公司合作单位北京布雷尔利金属家居用品有限公司的微信公众号"布雷尔利智慧家庭",实现了本系统的硬件与软件设计.其中本系统的硬件设计包括电源供电模块、PM2.5模块与CO2模块两大检测模块、步进电机模块、风机控制模块、WIFI模块、触摸按键模块以及辅助模块如LED信号指示灯模块、蜂鸣器模块等,选用S109激光粉尘传感器和MH-Z19红外传感器分别作为PM2.5模块和CO2模块的核心部件用以实时检测室内空气的质量,选用ESP8266作为WIFI模块的核心部件并利用手机微信的AirKiss技术实现本系统与手机微信的通信互联,选用IQS128电容式传感器作为触摸按键模块的核心部件用以实现开关机、一键配网、调节风速的功能,在Altium Designer硬件开发环境下绘制出本系统硬件电路原理图并生成PCB板,元器件焊接实现本系统的硬件系统的设计;本系统的软件设计包括主机与后台服务器的通信协议、风机控制模块程序设计、PM2.5模块程序设计、CO2模块程序设计、WIFI模块程序设计、触摸按键程序设计以及辅助模块程序设计,在KeiluVision5软件开发环境下完成各模块的程序编写.　　运用J-Link仿真器将程序烧录至STM32主控板,对本系统STM32主控板、步进电机模块、风机控制模块、PM2.5模块、CO2模块、触摸按键模块以及辅助模块进行组装后,具有新风系统的室内空气净化器呼呼门版样机便成功完成并安装在实习公司的大门,在实习公司全部门窗关闭的35平方米密闭空间里对本系统进行了简单测试,经过对比测试结果,本系统对室内空气内循环和新旧气体混合导致的头晕呕吐等不良生理反应有很好的缓解作用.

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第1章u3000绪 论

1.1.1u3000研究背景

1.1.2u3000研究意义

1.2.1u3000国外发展现状

1.2.2u3000国内发展现状

1.3u3000课题研究内容

第2章u3000系统设计总体方案

2.1u3000新风系统理论简介

2.2u3000HEPA过滤技术

2.3u3000系统的特点和优势

2.4u3000系统整体设计方案

2.5u3000本章小节

第3章u3000系统的硬件设计与实现

3.1u3000系统硬件总体设计

3.2u3000控制系统各模块电路设计

3.2.1u3000STM32主控模块电路设计

3.2.2u3000电源模块电路设计

3.2.3 步进电机模块设计

3.2.4u3000风机控制模块设计

3.2.5u3000PM2.5模块电路设计

3.2.6u3000CO2模块电路设计

3.2.7u3000WIFI模块设计

3.2.8u3000触摸按键模块设计

3.3u3000PCB板设计

3.4 本章小结

第4章u3000系统的软件设计与实现

4.1u3000软件Keil简介

4.2u3000软件设计总体方案

根据具有新风系统的室内空气净化器的系统各模块硬件设计，在Keil uVision5软件开发环境下采用

系统上电后，首先进入待机状态，其中过程包括MCU的GPIO配置、串口配置、外部中断配置、定时器配置、

4.3 主机与后台服务器的通信协议

4.4 风机控制模块程序设计

4.5u3000PM2.5模块程序设计

4.6u3000CO2模块程序设计

4.7u3000WIFI模块程序设计

4.8u3000触摸按键模块程序设计

4.9u3000本章小结

第5章u3000系统测试结果

5.1u3000J-LINK简介

5.2u3000测试结果

5.4u3000本章小结

参考文献

致u3000谢