本文开发了一种基于STM32的多功能空气净化器控制系统，介绍了主要功能模块的硬件选型、电路设计和软件设计，分析了综合污染指数评价室内空气质量的方法，阐述了控制系统控制电机在四种模式下的运行策略，基于模块化的设计理念，使得控制系统可依据功能需求进行有效裁剪封装，以用在不同场合使用的净化器上，具有良好的适应性。控制系统安装于试验样机上所进行的实验表明：控制系统运行稳定、操作简单，使用多个低分贝风机的系统噪音低、风量大、净化速率快。
为了检验控制系统运行稳定性，在企业的协助下组装了一台背部进风两侧出风的净化器样机，并将其置于一个30 m2的密闭室内。系统上电后，显示器正常显示各项参数，风机正常运转，按键和遥控操作灵敏，在按下自动模式键的情况下，界面显示当前空气综合污染指数为0.68，空气质量评价为良，主要污染气体为CO2。
基于stm32的简单小项目论文
当净化器工作于自动模式时，调节电机转速的PWM占空比K与综合污染指数I线性相关，考虑到实际净化效能和占空比太小电机可能运行不正常等因素，在I>2时，占空比设为100%；I<0.5时，占空比设为25%；0.5≤I≤2时，占空比设为50%I。
通过综合指数法计算出综合污染指数后，根据污染物浓度超标倍数、超标污染物种数以及不同污染物浓度对应的环境影响程度等，将室内空气质量指数范围进行客观分段兰州人农村创业视频观后感，按照指数大小分为Ⅰ～Ⅴ级，如表2所示。
数据采集处理时，单片机通过ADC、定时器和串口模块将接收的模拟量和数字量转化为相应的电压值，根据传感器厂商提供的输出电压与气体浓度的对应关系解算出相应气体浓度值，并最终解算出综合污染指数I和污染指数最大的气体。目前, 用来进行室内空气品质评价的方法有很多，如动态模式法、灰色理论法、模糊数学法等，这些方法都存在一些不足之处。而采用室外空气质量指数计算方法又显得不太合理，因此本文采用了综合指数法来评判室内空气质量。该方式属于客观评价法［3］，不仅能全面综合反应室内空气品质的优劣和各种污染物在污染程度上的差异，还能确定室内空气中的主要污染物，是较为理想的评价法。
控制系统接通电源后，初始化进入待机状态，由按键和遥控器上的电源开关确定是否开启净化器。净化器开启后，进入主循环，读取上次关机前存储在Flash中的系统状态参数，并进行信号采集和解算处理，随后开启内部定时中断。若有中断产生，则执行相应的中断程序，否则执行按键扫描程序。按键扫描程序运行结束后所调整的系统工作状态以及其他相关参数由显示程序调用显示，同时被保存到Flash当中，防止系统掉电后数据丢失。主程序流程如图6所示。
根据以上分析，核心处理器需采集模拟、PWM和串口数字等3种信号，并能输出PWM脉宽调制信号。考虑到接口的数目、信号采集的难易程度、采集数据的精度和硬件电路复杂程度，并结合当前微处理器发展，这里选用了STM32“增强型”系列的STM32F103R8T6型单片机，工作电压3.3 V，包含2个12 bit ADC模块可用于采集模拟量；3个通用16位定时器和一个高级定时器可用于捕获PWM输入信号和输出PWM脉宽调制信号；3个USART接口可用于串口通信；51个通用I/O口，均可设置为外部中断输入端口。其自带的固件库，能够方便编程人员进行软件的快速开发，是目前单片机领域的主流。
为实现远近距离地控制净化器，本设计选用了9个价格低且易于采购的四脚非自锁型按键开关，同时使用HX1838万能红外传感器来接收遥控信号，实现开关机、净化模式选择、定时、紫外灯和负氧离子发生器开关、滤网和紫外灯寿命重置等功能，其中开关机按键和红外传感器数据输入采用外部中断触发方式，系统待机后，只接收按键和红外遥控开关的外部中断。在滤网和紫外灯寿命殆尽时，内部定时器中断触发，蜂鸣器鸣响，可通过观察显示器上滤网和紫外灯的剩余寿命值来判断需要更换的器件。
考虑到所展示信息的全面性，显示器需提供空气污染指数、空气品质、温湿度、净化器的工作模式、定时时间、风机转速、滤网寿命以及紫外灯和负氧离子发生器的工作状态等信息。由于显示的信息量并不是很大，同时考虑到经济性，选用视域大小为73×99 mm、带字库带背光的LCD12864，它可显示4行8列点阵汉字，同时还能显示128×64像素以下各种大小的图片，具有显示信息丰富、薄而无辐射、不闪烁且能耗低、无视觉变形等优点。
不同气敏元件的气体传感器接触污染的空气后产生相应不同的信号，经基于单片机系统构成的数据采集系统采集和数据解算处理，得出各污染气体的浓度值。依据空气质量综合指数法，评判给出空气质量等级和主要污染气体，并采取有效净化策略进行净化处理。
依据功能分析，数据采集任务由PM2.5、PM10、HCHO、TVOC、CO、CO2、NH3和O3等8种气体传感器以及温湿度传感器组成的传感器阵列来完成。通过比较若干气体传感器的优缺点，选择如表1所示的传感器并列出相关技术参数。温湿度传感器型号为DHT11，是一款有已校准数字信号输出传感器，量程为0 ℃～50 ℃和20%～90% RH，输出单总线串行数据[2，3]，有响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。传感器阵列接口电路如图2所示。
控制系统应实现气体浓度检测、净化空气和人机交互等三大功能。本设计采用气体传感器来实现气体浓度检测功能，使用按键、蜂鸣器、摇控装置和液晶显示器来实现人机交互功能，通过驱动风机转动使空气加速流过净化系统来实现净化功能。常见的净化技术有HEPA和活性炭过滤吸附、光触媒催化分解、紫外灯杀菌、负氧离子净化、静电除尘以及臭氧和等离子体杀菌等技术。由于静电除尘需配置安全保护装置且功耗大，臭氧有很强腐蚀性，等离子体技术复杂且不成熟、并带有二次污染等缘故[1]，故该系统未采用后三种净化技术。将系统功能模块具体化，得到如图1所示模块图。
目前家用空气净化器种类繁多，主要放在卧室使用，大多只采集一、二种气体的浓度值来解算空气污染指数。若放在客厅、厨房和卫生间等其他地方使用，由于缺少该地方主要污染气体检测功能，最终解算出的污染指数会有所下降，自动净化效率也会随之而降。同时，这些净化器对于室内空气质量等级的评判采用的是室外空气质量等级的评判方法，具有片面性。基于此，本文采用了空气质量综合指数评判法，并应某企业委托需求，开发了一种能够对多种室内主要污染气体，包括PM2.5、PM10、HCHO、TVOC、CO、CO2、NH3和O3等8种气体进行实时监测，并有效快速净化空气的家居用多功能空气净化器控制系统。
随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们越来越重视自己居住的生活环境。然而，随着经济及科技的发展，人们在享受现代社会发展成果的同时，也深受其所带来的环境污染的危害[1]。在室内，人们在对便利、舒适生活享受的同时，也制造了各种各样的污染物。例如空调的长期使用滋生的致病细菌，粉刷墙及家具挥发的甲醛、TVOC，煤气泄露或燃烧不充分产生的CO、CO2，卫生间人体排泄物发酵生成的NH3和O3等。因此，空气净化器应运而生。
摘要：针对日益受人瞩目的室内空气净化器，开发了一种以STM32为核心的多功能空气净化器控制系统。系统实现了8种常见污染气体浓度检测、温湿度检测、按键操控、红外遥控、风机驱动、紫外杀菌、负氧离子净化、液晶显示等功能的设计。首次采用综合污染指数法评价室内空气品质，并提出了使用多个低分贝风机实现低噪音、大风量的目的。该控制系统具有稳定性好、操作简单、可依据功能需求进行有效裁剪封装等优点，主要用在卧室、厨房和客厅等家用场合的空气净化器上。
本系统中安卓端软件为运行在操作系统中的软件，这就需要我从操作系统的层面来考虑软件的内部架构，以使得软件能够在启动操作系统后所剩无多的资源下高效的运行
通过系统方案的分析，并结合实际需求我选择语音识别方案二和自动定位方案二作为系统设计方案。这是由于在本系统中，我们可以在安卓平台通过使用Google Voice Search引擎很方便的实现对家政机器人的语音控制。同时，安卓平台也能够很方便的通过蓝牙与机器人进行通信。本系统的安卓端控制软件可以运行在任何安卓手机，故基于本系统有很强的通用性。本系统的安卓端、机器人端结构框图如图所示。通过图中所示，可以对系统有个大致了解。
作为语音识别系统，当需要对输入语音信号进行识别时，如果不能对于大部分人群进行准确识别，将大大降低系统的实用性。只有对于普通话发音进行准确识别，才可以得到广泛的应用。 本系统通过在安卓平台调用Google Voice Search引擎实现了此功能，通过这种方式，可以准确识别语音输入命令，大大的提供了系统的性能。同时，上位机通过识别说话人的语音信息，将此信息通过蓝牙模块发送至下位机。通过下位机控制机器人的动作，可使机器人进行前后左右的移动和手部的动作。
本文以嵌入式微处理器STM32F103与ADS1256共同构建多通道数据采集系统，充分发挥STM32F103的控制协调作用，可实时在线采集0~5 V电压输出型的不同传感器信号，有效保证数据采集精度、实时性及数据处理能力，并实现远程数据传输，远程数据监控中心与地质灾害现场可进行实时在线通信，对现场数据可进行实时查询、分析及数据处理。软硬件架构的合理设计有效降低了系统的成本与功耗，实现系统的微型化与智能化采集，可广泛应用于地质灾害野外现场数据采集，在地质灾害监测中有较好的应用前景。
从两组测试结果可以看出，系统4个采集通道均可准确对输入电压进行数据采样，采集数据可以精确到小数点后3位，系统采样结果相对误差较小，完全满足对野外监测数据的精度要求。
为验证测试多通道数据采集系统的性能功能，搭建野外模拟数据测试平台，给4个数据采集通道输入模拟野外监测传感器的电压信号，将系统采集到的数据与采集通道的输入电压进行对比分析，测试结果如表1所示。
数据监控中心（服务器）软件作为TCP服务器端和北斗服务器端，具有公网固定IP地址且开放监听端口，分别接收来自GPRS客户端的TCP数据包与北斗客户端的数据，并向客户端发送应答数据。主要任务是完成对通信数据的接收、分析、处理和存储。首先服务器端启动TCP/IP监听和打开串口，监听TCP端口和串口，将接收到数据包/数据进行分析、处理桂林市农村创业方向人才，然后将数据存储到数据库中，便于以后数据查询与分析[8]。数据监控中心程序流程图如图5所示。
微控制器启动数据传输程序后，对系统进行工作方式初始化，通过EEPROM读取相关通信配置，比如设定服务器IP地址、端口号、设备号、工作时间等；然后由微处理器发出指令检测现场传输信号，首先查询GPRS模块网络是否注册成功；成功后即可建立与数据监控中心服务器的连接，并进行数据传输处理；根据需要发送一定格式的心跳信息。一旦发现现场无GPRS网络信号自动切换到北斗卫星传输模式，现场北斗传输模块上电后微处理器向北斗发送IC卡检测命令，回复正确后向数据监控中心发送通信申请，收到命令后才发送现场数据。数据传输软件流程图如图4所示。
数据采集程序由微控制器与ADS1256共同完成，数据采集包括A/D数据和数字量数据采集，A/D数据采集包括被测现场信号的带宽、被测信号精度、采集功耗，A/D数据采集在设置时要将ADS1256设置为可调模式，数据的输出在模式选择后与芯片时钟频率CLK有关，数据采集通过SPI通信协议，数据转换后用TDM模式输出，软件流程图如图3所示。
在微控制器的协调下完成现场数据采集、存储与传输。微控制器软件设计主要涉及系统工作状态初始化、A/D转换初始化、SDIO和MicroSD卡初始化及串口初始化。初始化完成后，微控制器进入到低功耗工作模式，相关数据采集通道自动进行相应的数据采集模式，当各个通道采集到数据后会发出采集完成中断来唤醒微控制器，中断子程序流程图如图2所示[6]。
数据存储电路主要由内部Flash和外部MicroSD卡两部分组成[5]。内部Flash用于系统内部传感器的数据存储，MicroSD卡用于采集野外现场监测传感器的数据存储。微控制器STM32F103采用SDIO模式驱动MicroSD卡工作，微控制器控制CLK作为MicroSD卡的时钟信号线，在每个时钟内可传输一位命令或数据；CMD是命令信号线，用于传输微控制器发出的命令或命令响应；监测数据通过DATA0~DATA3四根数据线进行传输。此外，系统扩展EEPROM存储器，采用Microchip公司的24LC512，用于存储系统的ID、采集时间、采集频率、工作模式、数据传输目标地址等相关参数，EEPROM内部存储的信息为系统的定时与实时在线两种工作模式提供标准参考。
电源电路采用太阳能浮充锂电池作为供电电源，锂电池组基本参数为12 V/16 Ah，通过电源转换为系统提供12 V、5 V及3.3 V三路工作电源，微控制器通过程序管理协调实现各部分电源供给，实现系统的低功耗。5 V电源由TPS54229E转化提供，支持宽电压输入，集成高效率FET，电路PCB空间较小，适合多通道数据采集系统的多电源总线调节设计[4]，3.3 V电源采用功耗非常低的降压模块LTC3631转化提供。
多通道数据采集系统主要由ARM微控制器STM32F103、A/D转换电路、电源电路、数据存储电路、数据传输电路和数据监控中心组成[2]。STM32F103作为多通道数据采集系统的核心，控制协调具体的数据采集、存储与传输。A/D转换电路可采集泥位、地声、次声、位移等现场数据，STM32F103将采集的现场数据简单分析处理后通过数据传输电路传输到远程数据监控中心，数据传输主要通过GPRS或北斗卫星模块上传大学生回到农村去创业好吗，后台数据监控中心可实现对现场数据的实时在线查看及历史查询，数据存储电路可将采集数据实时保存到SD卡中，方便以后数据处理。系统总体结构框图如图1所示。
摘要：针对地质灾害监测领域对数据采集系统的低功耗与实时性要求，提出了一种基于STM32F103和ADS1256的多通道数据采集系统，可实现对地质灾害现场泥水位、地声、次声、位移等多参数的实时在线数据采集。系统具备体积小、功耗低、实时性强等特点。系统可实现24小时实时存储灾害点采集时间、采样数据、环境温度及传感器类型等相关信息，并通过GPRS或北斗卫星实现数据的无线远程传输，便于长时间不间断对地质灾害体进行数据采集、传输与分析，可有效提高对地质灾害体的实时监测水平。
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