【面向智能家居的无线空气质量监测系统设计与实现10000字（论文）】

面向智能家居的无线空气质量监测系统设计与实现目录1.绪论 51.1研究背景和意义 51.2国内外研究现状 52.智能家居室内空气质量监测系统的总体方案 72.1空气质量监测系统的功能需求分析 82.2智能家居空气检测系统总体架构 82.3ZigBee技术 93.室内空气质量监测系统的硬件设计 113.1空气质量监测系统硬件整体结构设计 113.2室内空气质量监测系统硬件电路设计 113.2.1STM32F103RCT6微处理器模块设计 113.2.2温湿度检测模块 123.2.3颗粒物检测模块 133.2.4甲醛浓度检测模块 143.2.5C02和TVOC检测模块 153.2.6LCD显示模块设计 173.2.7ZigBee无线通信模块电路设计 183.3本章小结 204.ZigBee网络节点和节点程序设计 204.1ZigBee网络节点 204.2ZigBee通信节点程序设计 214.2.1串口通信设计 214.2.2控制信息传输过程 214.2.3ZigBee协调器节点程序设计 224.2.4终端节点程序设计 24总结 25参考文献 261.绪论1.1研究背景和意义近几年，人们的生活环境和生活质量受到了环境污染的严重威胁，人们对环境质量的问题也越来越重视。许多人会在室内度过自己一生中大多数时光，甚至还有人居家办公不用出门，所以室内环境对这类人群来说就显得格外的重要。关于空气质量监测的研究开始的非常早，但没有形成统一的研究方案，直到美国一家公司搭建了智能信息化建筑才有了初步的空气质量测量方案。近几年，物联网技术和硬件设备的不断进步为空气质量监测设备的发展创造了良好的前提条件。而且在空气质量监测方面还有一些新技术被应用其中，比如计算机技术和嵌入式技术等。当前可以通过智能的控制一些电气设备比如空调、风扇和空气净化器等来改善室内的空气质量，这让人们的生活变得更加智能和便捷。当前室内空气质量监测主要存在两个方面的不足，首先是虚假检测，其次是虚假治理。所谓虚假家检测就是商家利用消费者对设备使用不了解的空档，在给消费者演示如何使用设备时会调出对自己销售商品有利的数据，在现场检测的室内空气中有害气体的参数很高，让消费者看到以后就想要购买设备，但在给消费者演示如何治理时又把相关空气质量参数调低，这样显示自己设备的空气净化效果非常好，以此来欺骗消费者购买设备。所谓虚假治理指的是有些设备生产厂家生产的设备肯定没有空气治理的功能或者是空气治理效果很小。针对以上两个方面的不足本文设计了一套完善的智能室内空气质量监测系统，能及时通知用户室内空气中已经出现了对身体有害的气体或浓度已经超标等问题。1.2国内外对空气质量检测系统的研究情况自20世纪80年代开始欧美一些发达国家就开始了对空气质量监测方面的研究，向美英日等国家已经确立了自己的知识产权，并且已经设计出空气质量监测系统在日常生活中加以应用了。表1-1所示的是美英日德四个国家比较有代表性的空气质量检测仪的研究现状。国外空气质量检验仪的发展情况如表1-1所示型号国家说明格雷沃夫美国它是一种便携式多功能环境监测系统，能检测20多种有害气体，尤其是tvoc和颗粒物等。该系统的内核使用的是Windows可移动计算机，该系统便于携带，而且操作简单，在许多应急检测场合中比较适用。MI6201德国它同样是一种多功能环境检测系统，对一氧化碳、二氧化碳、温湿度及噪声等有很好的检测效果，它的优点是便于携带、操作简单，在一些需要长期检测的场所比较适用。PS200英国它是一种四合一的气体检测仪，对一氧化碳等气体有很好的检测效果，其优点是检测准确度高，便于携带，可完成客户对组合气体的检测任务。GX-8000日本它也是一种四合一检测仪，可以同时对四种气体进行检测，其优点是便于携带而且可以用锂电池充电。从上面的信息可以得知，美德两国的检测系统，虽然有许多优点，但缺乏人机交互界面，用户无法自行查看检测的数据。而英日两国的检测系统虽然能同时对四种气体进行检查，但检测数量还是有效，如果能加入无限传输技术实现无限检测，那就是一套相当完美的检测系统。表1-2所示的是国内对空气质量监测系统的研究情况地区说明上海蓝居研发的小型多功能互联网监测终端，是利用集成传感器技术，在终端设置处理器、存储器和分析软件对，自行对环境中的空气成分进行采集分析。其优点是小巧便于携带、安装简单及性能优良等北京松信宏泽科技有限公司研发的室内空气环境检测系统，主要功能是对监测的数据进行收集和保存，以短信的方式通知用户检测结果，用户可通过手机在线查看监测数据等。天津智易时代科技发展公司研发的室内空气质量在线监测系统，利用无线传输技术，将监测收集到的数据通过无线网上传到云端，用户可以在线调整自己想要监测的数据，监测结果出来以后会通过无线网上传到移动端或者是直接发出警报，用户可在线查看监测数据。深圳奥斯恩净化技术有限公司研发的新型环境监测系统，可同时对多种环境参数进行检测，利用激光原理收集空气中的粉尘，检测其二氧化硫和氮氧化物的浓度。该系统的优点是操作简单、检测范围广、可长时间检测等。检测的数据会直接显示到led显示屏上让用户查看。从表1-2的信息可以看出，目前国内研发的室内空气质量监测系统存在一些不足，主要体现在造价高、信号传输波动大、检测准确度低、检测时间长以及操作复杂等方面。通过以上对国内外空气监测系统研究现状进行分析对比，本文自行设计了一款智能家居室内监测系统，可同时对室内多种有害气体进行检测，系统操作简单、准确度高、信号传输也非常稳定。还设计了人机交互界面，用户可实时在线远程查看室内空气的检测数据。该系统是智能家居系统一个组成部分，一旦发现室内有害气体浓度超标就会发出警报提醒用户，然后会通过zigbee组网来控制空气净化器等设备来净化室内的空气。当前国内外关于室内空气质量监测系统的研发方向主要有四个方面。首先就是在室内空气质量监测系统中加入先进的嵌入式技术和传感器技术等，让系统变得更加智能化和多元化。实现在测量过程中不需要人工操作就能完成所有的监测设定，数据采集、传输和处理等工作都可以交由微处理器来完成。其次，大力改善监测系统的测量准确度、信号传输及响应速度等方面的性能，添加数据处理功能。在系统中加入微处理器可以帮助硬件实现更多的功能，让系统的功能更加多元化，这样系统操作起来即简单又高效检测的范围还很广。再次，检测仪的设计和制造要朝着小而智能的方向发展，可以将物联网技术融入其中。最后，优化人机交互界面，让用户可以实时远程查看室内的空气监测数据，一旦室内有害气体浓度超标就发出警报，自行启动空气净化器来净化室内空气。2.如何设计智能化家居空气质量监测系统的方案智能家居系统和该系统之间有pc主控制器连接，从pc终端发出指令来控制该系统。当监测到空气中有害气体浓度超标时就会发出警报，家居系统的pc机就会通过ZigBee协调器节点给控制终端发出指令，让空气净化器来净化室内空气。空气质量监测系统的主控制器是stm32，由传感器采集模块来完成室内环境参数采集工作，并将其显示在系统显示屏上。以此来实现对这些设备的控制管理工作，让整个监测系统的运行更加平稳顺畅，营造出良好舒适的家居环境。2.1对空气质量监测系统的功能需求进行剖析该系统的智能化程度非常高，它利用PC机当做主控制器将ZigBee协调器通过串联在了一起，为智能家居系统提供室内环境嘻嘻。该系统中利用说stm32微处理器对系统中的多个模块进行控制，来实现对室内环境的监测、警报、数据储存和采集等工作。对该系统功能需求的分析需要注意以下几点：(1)该系统的采集模块将检测到的各项空气质量数据收集起来，然后传输到使stm32微处理器进行数据分析和处理，并将数据信息储存起来。该系统可以在电脑上查看该系统的监测界面来实时了解室内空气质量情况，能为用户提供实时便捷且远程高效的查看室内空气质量的服务。(2)该系统中的数据采集模块完成采集任务以后还需要将采集的数据处理转换成空气质量监测系统所需要的数值。(3)当该系统对室内空气质量检测完毕以后，会将检测到的信息比如有害气体的组成及浓度等传输到显示屏上，一旦出现浓度超标的情况系统就会自动发出警报，这时警报信息会让系统通过zigbee协调器传输到PC机，然后给协调器下达操作指令控制电气设备对室内空气进行净化。(4)用户可以在电脑端的空气质量监测系统中设置自己想要监测的数据参数，可以设置的参数包括室内温湿度、细颗粒物、二氧化碳、甲醛和tvoc等。(5)用户可以通过手机端的空气监测系统界面来实时远程查看监测的数据参数，还可以在系统中查看各传感器的警报故障次数。2.2智能家居空气检测系统总体架构ZigBee网络加湿器控制器终端节点本文设计该系统的无线通信网络时采用的是zigbee技术，该技术可以控制电气设备端和监测系统终端。智能家居系统由主处理器和各终端节点构成。由zigbee协调器和空气质量监测系统通过无线通信网络来对其实现控制。PC机在该系统中的地位非常重要，它主要负责收集分析处理该系统传来的各项数据，然后再从zigbee无线通信网络传送到各终端节点。本系统中对电气设备操作指令的发送都是由无线通信网络中的协调器来执行的。当电气设备的接收器受到由PC网关传来的操作指令时，其控制节点会对传来的操作指令进行分析处理，将操作指令处理分类以后再将操作指令传输到各电气化设备来完成相应的操作任务。ZigBee网络加湿器控制器终端节点CO2和TVOC传感器ZigBee网络空气质量监测系统ZigBee协调器风扇设备空气净化器温湿度传感器颗粒物传感器甲醛传感器 CO2和TVOC传感器ZigBee网络空气质量监测系统ZigBee协调器风扇设备空气净化器温湿度传感器颗粒物传感器甲醛传感器智能家居空气质量监测系统框架如图2-1所示2.3ZigBee技术2.3.1技术特点Zigbee是一种无线通信技术，其优点主要包括：传输距离段、消耗功率第、收发速率小等。表4所示的就是几种常见的无限通信技术的优点。2.3.2ZigBee的协议架构Zigbee联盟协议建立的基础是IEEE802.15.4协议，使用该协议的目的在于让不同生产商在生产产品时有一个共同的网络协议标准，让各厂家生产产品的功能更加兼容消除企业壁垒之间的限制。IEEE802.15.4协议是802.15协议族的一部分由三个部分组成，首先是PHY层，其次是Mac层，最后是数据链路层。Nmk层以上的协议由zigbee联盟制定即可，详细zigbee协议结构图参见下图2-2图2-2ZigBee协议架构下面对各层的功能进行简要说明：PHY层的主要功能是利用物理介质为数据链路层提供连接，对数据传输率进行处理并降低出错率,让低传送比特流更加透明。在zigbee协议下该层所需要完成的任务有多个方面组成，首先是开启和关闭rf以及检测信道能量，其次是选择通信信道频率和接收或转发数据表，最后是将数据表进行链路质量提示处理等。Mac层的主要作用是对无线信道的使用方式做出决定，利用控制器节点合理分配有限的无线通信资源，以此来组成zigbee系统的底层结构。该层所需要完成的任务有多方面组成，首先是协调器产生并发生beacon和使用csma.ca机制共享物理信道，其次是支持PAN网络的Association和Disassociation操作，最后是为设备提供安全性支持等。Nwk层的功能和IEEE802.15.4协议标准需具备兼容性，要在上层提供合适的功能接口。该层功能有五部分构成，首先是建立pan网络和产生nwk层的数据包，其次是网络拓扑的路由功能和分配合适的网络地址，最后是配置合适的协议。Zigbee协议架构的最上层是apl层，用户可直接对该层下达操作指令，为了的让用户体验和了解系统更多的功能和使用方法。3.如何设计室内空气质量监测系统的硬件结构3.1设计空气质量监测系统硬件的整体结构该系统的硬件设计由七部分构成，首先是传感器采集模块和SDcard模块，其次是zigbee协调器模块和muc模块，再次是电源管理模块和声光报警模块，最后是LCD液晶显示模块。复位电路时钟电路ZigBee协调模块声光报警模块LCD液晶显示模块传感器采集模块电源管理模块SDcard电压转换电路STM32微处理器 图空气质量监测系统硬件结构如图3-1所示复位电路时钟电路ZigBee协调模块声光报警模块LCD液晶显示模块传感器采集模块电源管理模块SDcard电压转换电路STM32微处理器3.2设计空气质量监测系统硬件电路3.2.1设计STM32F103RCT6微处理器模块stm32f103的32位嵌入式处理器内核是ARMCortex—M3，该设计的中央处理器是STM32F103RCT6芯片，stm32系列32微控制器的优点主要包括：低能耗、低电压、高性能以及丰富的外设资源等。mcu采用STM32F103RCT6就意味着其将拥有三个usart、两个uart、3个审批、2个iic、48KB的SRAM、256KB的FLASH。可以同时满足串口数据通讯和传感器数据采集功能。详细该模块mcu原理图参见图3-2图3-2MCU模块电路图(1)该模块的供电电压使用的是5v锂电池，后面会对此做出详细介绍。由于电压电压是5v，而STM32F103需要的电压只有3.3v，所以需要让电容滤波经过AMSll7-3V3转换后才获得其适用的电源电压。(2)时钟电路在该系统中的stm微处理器中有两个外部时钟，其中一个是8MI-iz高速时钟源，它通过pll倍频后可以获得系统所需的时钟频率，最大频率为72mhz。另一个是32.768khz的外部时钟源，其主要作用是为内部rtc提供低能耗且准确度高的时钟源。(3)采用低电平复位当作复位电路mcu模块，低电平需要持续一段时间才能保证芯片完成初始化操作。该系统为保证复位时间采用的是10k电阻和0.1μF的电容。3.2.2设计湿度检测模块该检测模块会按照接收到的不同信号，来对不同的温湿度进行测量。其中，湿度传感器的核心组成部分是湿敏电容，它测量的电容值会随着电容介点常数发生改变。温度传感器的核心组成部分是热敏电阻，它所测量的温度会随着电阻而发生改变，系统会根据电阻和温度之间的关系来测算出不同阻值下的温度值。本文设计的系统采用的是公司推出的数字温湿度传感器sht11，其是一种复合式温湿度传感器符合空气质量监测系统的技术指标。sht11型号的传感器能同时测量温湿度，测量的数值会随着内部元件的电阻和电容而产生变化，转换和放电电力而形成电压信号，然后经内部集成a/d转换器转换成系统所需的数据信号。Stm32处理器是将简单iic串口电路获得处理后的数字信号再进行处理后就可得到温湿度数值。Sht11与stm32f103微控制器相连，sht11数据线和时钟线分别和微处理控制器的数据线和时钟线连在一起。Sht11的额定供电电压是2.4-5.5v，而本文设计的vcc管教连接的电压为3.3c，可以确保sht11在正常电压下工作。而且为了去耦滤波还在vcc和gnd之间加装了一个0.1uF的电容。stm32f103与sht11接口电路图详情参见图3-33.2.3设计颗粒物检测模块本系统选用的是攀藤科技有限公司开发的G5PMS5003激光传感器，它是一款颗粒物浓度传感器，其设计原理是激光散射原理。它可以对空气中单位体积的补贴悬浮颗粒物进行采集，采集的数量就是颗粒物的浓度，然后换算成质量浓度从uart接口传出。详细该激光传感器的技术指标参见图3-1.图3-4所示的是pms5003传感器的接口电路图。Pms5003和STM32F103RCT6微控制器连接在一起，传感器的rx管脚和微控制器的发送数据线连在一起，传感器的tx管脚和微控制器的接受数据线连在一起。i/0口pb12和set管脚连在一起，从pb12引脚就能将高电平和低电平发送到set管脚上来控制颗粒物传感器模块，当管脚的电压高时，传感器就会每隔600毫秒上传以此采集的数据，在2秒内完成数据更新。pms5003传感器接口电路详情参见图3-43.2.4设计甲醛浓度检测模块本文设计的系统采用的是英国研发的dart甲醛传感器，它是用电化学方法设计的，符合空气质量监测系统的技术指标。当测试时空气中的甲醛分子会和传感器内部的化学反应池产生反应，让反应池上出现一各电荷，显示为有电流产生。当甲醛传感器测量稳定时，传感器输出电流的大小不会随着空气中甲醛浓度的不同而发生变化，但在实际上传感器输出电流的大学和空气中甲醛浓度的大小呈正向关联。该传感器输出的电流一般都是微安级别的非常小，因此本文在设计时加入电流电压和放大电流，为的是确保测量结果更准确。详细dart甲醛传感器性能指标参见图3-2如图8所示u6是甲醛传感器，j177是场效应管。当q2通电时，源极s和漏极d就会断开。当掉电时就会接通。经过ltc1049运算将电信号放大后传输到stm32的adc管脚上。图3-4DART甲醛传感器的接口电路3.2.5设计C02和TVOC检测模块该检测模块测量二氧化碳时采用的是模拟输出的形式，这样方式的准确度不是很高，所以本文选用的是数字式输出的方式，该传感器的功耗非常低，可用集成微控制器来检测各种挥发性气体，可以适用于对室内空气质量的检测上。其采用的是ares微型热板技术，具有低功耗和准确度高等优秀性能，其各项参数指标都比较符合本系统设定的标准，此外它还具备以下几种特点：1、可在电池设备上工作，功耗非常低2、加热块，响应速率高3、通过智能算法计算犯0数值和tvoc4、可直接与主系统通信，输出12c信号5、可实现传感器读数和数字化转换，集成了12为adc6、12c从属接口可直接连接主控系统7、有中断和复位的功能Ccs811传感器利用最原始的传感器对vocs气体进行检测，还集成了mcu管理传感器驱动模式，原始传感器测量的数值就等同于空气中二氧化碳和tvoc的含量。该空气质量传感器和STM32F103微控制器连在一起，该传感器的数据线和STM32F103RCT6微控制器的数据线连在一起，而时钟线和STM32F103RCT6微控制器的时钟线连在一起，同时还添加了4.7k的上拉电阻。该空气质量传感器的额定电压为3.3v，图3-5所示的是其接口电路比较图。图3-5CCS811接口电路图3.2.6LCD显示模块设计本文设计的系统选用的是淘晶驰品牌研发的2.4寸彩色tft显示模块，其型号为TJC3224T024—011R符合空气质量监测系统的技术指标。该模块操作简单，使用控件工具箱田径图片和文本组件就能组成显示界面，然后和usart串口连在一起就能进行异步通信，极大降低了stm32的数据处理工作量，能够更加及时的在显示屏展示监测系统的测量结果。该型号的彩色液晶触摸屏的优点有许多，首先是支持基本的GUI操作指令和具备16位真彩rgb显示，其次是自带字库可以自定义字库和支持各种图片格式，再次是显示屏有触摸唤醒功能和100级背光调光以休眠模式，最后是支持sd卡下载和端口下载。图3-6所示的TJC3224T024.011R原理框架图图3-6TJC3224T024-011R原理框架图图11所示的是lcd显示器电路连接图。显示模块的tx管教和stm32微处理器的接受数据线连在一起，rx管教和是stm32微处理器的发送数据线连在一起。控制指令经由usart4串口的tx管脚传给显示模块，然后显示屏上就会显示出对空气环境中各种其他的检测数据结果。图3-7LCD显示模块电路3.2.7ZigBee无线通信模块电路设计本系统设计zigbee无线通信模块是选用的是DL-22无线串口模块，它可以将各串口转化为2.4g模块，还能以无线的方式将多个串口串联起来。当串口接收到数据就会发给dl-22模块，然后数据会被该模块以无线的方式发出，无线数据模块接收到以后再有串口将数据传出。例如，将DL-22模块与stm32微控制器段用串口线连在一起，用usb串口将该模块和计算机端连在一起，那么微控制器和计算机端就会被该模块用点对点的方式连在了一起、DL-22无线串口模块的核心处理芯片是cc2530，其主要功能是将所有的数据采集到一起并保存。由于该芯片的信号很弱，为了增强信号会添加一个cc2591芯片来放大信号，接收和转发收集到的数据由天线模块来完成。该模块芯片的型号是CC2530F256。(1)CC2530外围电路CC2530是zigbee协调器的主控芯片，有两种晶振电路，一种是32mhz，另一种是32.768khz。其中32.768khz晶振电路有两部分组成，首先是c14、c15电容，其次是32.768khz的振荡器。32mhz晶振电路有两部分组成，首先是c28、c29电容，其次是32mhz振荡器。图3-8所示是CC2530外围电路图(2)CC2591的外围电路由于cc2530的发出的信号很小，所以需要增设一个cc2591外围电路来放大信号。cc2591外围电路有多部分组成，其中主要包括供电电路、接地电路、控制信号电路、接收电路和信号发射电路等。图3-9所示的该各种电路展示图。图3-9CC2591外围电路图3.3本章小结本章重点讲述了空气质量监测系统的硬件设计、组成部分、微处理器模块和各种电路模块。此外，该系统数据采集模块有五部分组成，首先是温湿度检测模块和颗粒物检测模块，其次是甲醛浓度检测模块和二氧化碳检测模块，最后是tvoc检测模块。4.ZigBee网络节点和节点程序设计4.1ZigBee网络节点Zigbee按功能进行分类可分为三种，首先是PANCo-ordinator，其次是Router，最后是EndDevice。由1个Co-ordinator节点和多个Router节点或EndDevice设备构成一个zigbee网络，其他节点想要加入或离开网络必须获得两个节点的同意，这是为了维持整个网络系统的稳定。本文设计的空气资料监测系统的网络架构使用的就是星型网络拓扑结构。Co-ordinator节点的功能更加全面一些，当EndDevice节点之间需要进行通信联系是，需要获得该节点的同意才能进行通信。详细的星型网络拓扑结构示意图如下图4-1所示。图4-1ZigBee星形拓扑结构的示意图4.2ZigBee通信节点程序设计4.2.1串口通信设计本文将zigbee协调器节点和stm32处理器的接口串联在一起，利用uart2_init()函数就能对stm32串口进行初始化操作，配置系统始终有RCC_APB2PeriphClockCmd()函数和RCC_APBlPeriphClockCmd()函数来完成，配置输入和输出由GPIO_Init()函数来完成，设置中断组由NVIC_PriorityGroupConfig()函数来完成，在系统中还添加了4位分别的响应优先级和抢占优先级。4.2.2控制信息传输过程当家庭网关服务器接收到电气设备的信息后，对电气设备的操作指令就会被传送到PC机中，PC机中的主控制器就会对操作指令进行识别和处理，由于一些电气设备如空调和空气净化器等都有开关，所以需要将数据处理成3位字符串，这样每一位符串就代表一种控制指令。图4-2所示的是信息传送的过程。YYNN是否为3位结束控制设备数据解析是否为3位?家庭网关控制器接收数据协调器节点接收数据传输数据数据收集和处理家庭网关控制器接收数据开始 图4-2控制信息传输流程图YYNN是否为3位结束控制设备数据解析是否为3位?家庭网关控制器接收数据协调器节点接收数据传输数据数据收集和处理家庭网关控制器接收数据开始家庭网关控制器对数据进行识别处理后，会将处理的3位字符串发送到zigbee协调器节点。当协调器接收到以后，才会将控制指令传输到zigbee无线通信网络。控制结社的接受终端受到处理信息以后，还会退其进行相同的处理，为得是避免因外界引号干扰而出现数据误差，3位字符串进过一系列处理后会被传送到相应的设备来完成操作任务。4.2.3ZigBee协调器节点程序设计为了将zigbee协调器的模块设置成广播的方式来实现与终端节点的通讯，需要添加dl-22模块。首先协调器需要通电，然后对各硬件设施进行初始化处理，初始化后协调器会匹配合适的信号和网络参数，最终组成无线通信网络。详细的zigbee协调器工作流程图如下图4-3所示。发送结束是否异常?将环境信息传送到家庭网关接收 将控制信息传送到ZigBee网络数据请求管理网络成功?组建网络协调器初始化开始 发送结束是否异常?将环境信息传送到家庭网关接收 将控制信息传送到ZigBee网络数据请求管理网络成功?组建网络协调器初始化开始图4-3ZigBee协调器工作流程图本系统设计的协调器节点其主要作用是帮助组建和管理家庭内部无线通信网络，实现数据接收和转发以及stm32处理器对信息处理结果的人机交互。当终端字节点发出请求以后，协调器节点会将其分配到相应的网络地址中，这时终端字节点就可以进入家庭内部无线通信网络。空气质量监测系统在检测到有害气体浓度超标时会将警报信息由串口传送到协调器节点，pc家庭网关会识别有协调器传来的数据信息，当用户在远程发出使用电气设备净化室内空气的操作指令时，家庭网关的PC机会将指令传送到协调器节点，然后再由其通过无线通信网络将操作指令传送到各电气设备完成操作指令。4.2.4终端节点程序设计控制设备终端节点是由电气设备构成的，其功能就是接收从无线通信网络传送来的操作指令，分析处理完数据信息以后来控制电气设备完成室内空气净化任务。图4-4所示的是控制设备终端节点的工作流程图。控制设备终端在通电以后，会自动对电气设备进行初始化处理，其会自动扫描周围的无线通信网络的协调器，在一定时间内搜索到协调器信息后就会自动记录保持协调器的信息并发出加入申请。如果协调器对发出的加入申请做出同意的决定，那么终端节点分配网络地址就会加入协调器的网络。如果对加入申请做出拒绝，那么控制终端节点就会一直发生加入申请直到同意加入无线通讯网络为止。YYYNNN是否停止?是否有效?是否加入?结束控制设备等待信息请求加入网络寻找网络开始 图4-4所示的是控制设备终端节点工作流程图YYYNNN是否停止?是否有效?是否加入?结束控制设备等待信息请求加入网络寻找网络开始当用户在上机位对电气设备发出控制指令时，家庭网关中的PC机就会对接收到的用户发出的指令进行识别和分析，处理完毕后会由无线通信网络发送到控制终端节点，控制终端节点会对操作指令再次进行识别处理，处理完毕后会将操作指令发送给相应的电气设备来完成室内空气净化的操作任务。总结本研究设计的空气质量监测系统是利用stm32微处理器来设计的，是一款智能化的家居空气质量监测系统。该系统主要有四部分组成，首先是智能化家居系统，其次是室内空气质量监测系统，其次是控制器终端，最后是上位机。本文研究的主要成果有以下几个方面,首先，给出了智能化家居系统的设计方法，规定了该系统的主控制器是PC机。设计了zigbee无线通信网络来完成系统内部各设备之间的信息数据传输工作。其次，设计了各硬件电路，还设计了硬件电路主板模块、zigbee无线通信模块，显示器模块和各传感器模块等。最后分析设计了zigbee通信网络中各传输节点。参考文献[1]荀艳丽,焦库,张秦菲.基于物