多功能室内空气检测仪报警系统设计

多功能室内空气检测仪报警系统设计第1章绪论1.1研究目的和意义从2013年开始，全国范围内大规模爆发的雾霾天气，让人们对空气质量问题给予了高度的关注。另外，甲醛等由家居材料产生的气体也会对广大民众的身体健康形成危害，在这种情况下，人们对室内空气质量实时掌握的需求变得愈加迫切。此外，由于人们在室内活动的时间也相对较长，因此此类空气质量问题对居民健康产生的影响较为突出。当今社会生活水平不断地改善，科学技术也在不断地发展，工业化急速发展，所以也增加了有害气体的排放，环境自然也遭受到了破坏。人类长期生活在一个较差的环境下会引发很多身体疾病，而且人们在室内活动时间久了，会有头晕、呼吸困难、皮肤干燥等症状出现，因此一个人的身体是否健康取决于所处室内环境优劣。室内空气污染一方面来自室内装修过程中的装修材料，其含有烟雾等大量有害气体，有害气体浓度过大会引发哮喘以及白血病等；另外一方面是人们长期处于密闭的室内，借助空调达到冬暖夏凉，空气不流通后PM2.5值严重超标，使得身体受损严重影响生活。同时，室内火灾问题也是一个很大的隐患，在室内温度过高的情况下容易发生火灾，会给人带来很大的伤害，如果在室内发生火灾，那么就会开发出高温火警报警系统，以减少因高温而引发火灾的案例需求。高温火警报警系统会自动发出火警，一旦空气质量传感器和温度超过人们设定的室内最高值时，就会引起用户的警告，这是一种对高温火警报警系统的一种自动报警方式。人们早早地采取措施降低室内温度，就会减少火灾，大家的日子也就有了着落。因此，对室内环境进行监测和调节是非常有必要的。就目前而言，我国在室内空气检测方面，与以往的精度低、滞后严重的现象相比，技术相对于以往成熟了很多，现在采用单片机进行监控能够很好的弥补以前的缺点。可以发现这几年以来单片机发展迅速，不仅解决了空气质量传感器浓度等环境参数的采集耗时长的问题，而且在数据处理方面这一块精度差的问题也得到了不错的解决，适用性强且实用性大，具有简易、灵敏等特点。将单片机技术和传感器先进技术组合是监测环境一系列参数的发展方向，两者结合可实现最简单的测量系统，而且结构较为简单、抗干扰能力也强。本系统主要由单片机、可燃气体传感器、一氧化碳传感器、PM2.5传感器、声光报警模块以及OLED显示以及WiFi等几部分组成。利用多个传感器进行检测，来获取并且在OLED上或者是通过WiFi传到手机上显示相应的环境参数。同时，当检测室内的环境值异常时，将通过蜂鸣器报警，并启动风扇，以此营造个舒适环境。本设计的室内空气检测系统具有性能高、构造简单、使用方便等优点，实现了室内空气检测以及参数异常报警功能，具有很广泛的市场前景。1.2国内外的发展概况韩国的朱兆贤博士曾在其论文《ISSAQ:AnIntegratedSensingSystemsforReal-TimeIndoorAirQualityMonitoring》中提到：近年来，室内空气质量比室外空气质量得到了更多的关注和研究，因为平均而言，室内空气质量水平比室外高出2到5倍，而美国的人有65%到90%的时间在室内。事实上，我们每天都在不同的封闭环境中吃饭、睡觉、旅行、工作、购物或消磨时间，如客厅、卧室、厨房、办公楼、公共汽车、地铁、隧道、地下铁路站或购物中心等。此外，人们还可以在化工、机械、电子装配、炼油厂或地下采矿等领域工作。因此，对于大多数人来说，由于暴露于室内空气污染而造成的健康风险可能大于室外，但他们甚至没有意识到这一事实及其后果在国内，因为经济发展缓慢，所以室内空气检测与调节发展也比较慢。虽然起步相对来说比国外晚一些，但是国内的发展历程也大约有十年时间左右，中国的市场大约是在上世纪九十年代后期才有了监测环境方面的相关想法和研究。我国早期的室内空气检测与调节器材比较老化，仪器体积过大，不仅费时间而且花费较大的劳力。随着经济的发展，我国对科研创新也比较重视，人们在环境方面也开始增加了关注度，所以在室内空气检测与调节方面出现了很多成果，这些研究成果也出现在我们的家庭生活中，得到了应用。近几年来随着传感器与电子信息技术发展迅速，室内环境系统的可控制性和实时性也得到了极大的提升。随着时代的变化和人们的重视，我国研究水平会越来越高，技术会更加成熟，将会有更多的新型产品出现在国内市场，提高我国人民生活。国内较为出名的室内空气检测与调节案例有：江苏省的房地产开发商引用了美国的无线多点空气检测与调节技术，将智能化的室内空气检测与调节系统应用到了智能家居中，使得室内环境的清洁度和舒适度得到提高。在国外，因为社会发展比较快，所以环境检测技术较成熟，有较成功的科研成果，也因此相关仪器在研发上得到重视，仪器在使用上也得到一致的认可。国外对空气检测与调节的理念比国内要早得多，所以国外检测行业这一方面的发展比国内成熟。国外的环境检测、智能家居等行业技术领先国内，其计算机、电子电器、传感器、通信等领域都较成熟和完善。目前为止，就发达国家而言，很多的多功能检测研究产品已经成为他们生活中的必备品，在市场上也得到很好的推广。各产品系统设计性价比较国内高，成本也比国内低。国外较为出名的室内空气检测与调节案例有KiHenck设计并研发了一款运用传感器，利用网络实时检测数据的地铁里的空气检测与调节系统；哈佛大学研究的通过网络实时监测环境中的一氧化碳传感器、温湿度等数据的无线监测传感器网络等。在有害气体检测系统的初始阶段，其大多采用常规的单片机技术，在这个时期，单片机主要借助专门的引脚与传感装置激励性衔接，进而对某一类特定气体的相关参数进行采集，因此单片机所能够发挥的作用比较有限，表现出较强的功能单一性，难以实现高精度的检测，控制的智能化水平也差强人意。另外，该系统应用的领域较为广泛，其中比较主要的包括化工、炼油厂等，但是在普通民众的日常家居生活中应用较少。伴随嵌入式技术的不断发展，嵌入式处理器的集成度大幅度提升，其采集目标气体的效率明显增加，而且可以稳定联网，逐步表现出良好的民用价值，适用于多种智能安防场景。1.3研究内容先从整体出发，明确设计所达到的要求和实现的功能，再由整体到局部，根据系统的每个子模块进行设计，对比不同方案的优缺点，选择合适的设计方案，并通过硬件和软件两者联合设计出多功能室内空气检测仪报警系统。本设计涵盖多个模块，其中比较主要的包括按键控制模块、PM2.5监测模块、一氧化碳监测模块、可燃气体监测模块、WIFI模块、报警模块和排风扇模块等，最为主要的部分为单片机，可以实现多样性的功能，满足目标用户群体的实际需求。另外，随着普通民众生活质量的不断优化，室内的空气成为人们关注的重点之一。室内的污染性气体如可吸入颗粒物、泄露的燃气、一氧化碳等影响着人们的健康以及财产安全，如何实现对危险气体以及污染气体的监控，是本设计的重点内容之一。该论文研究的是基于STM32单片机的室内空气检测与调节系统，本文的研究内容包括：（1）本部分整理和归纳了相关文献，从而对有价值的资料内容进行分析。此后探讨了本课题的主要来源，根据预设的研究目标，对整体思路进行梳理，最后对整体框架进行合理的安排。[6]（2）由系统的设计方案确定好整体设计思路后定硬件方案。（3）简述硬件设计，首先给出可燃气体传感器、一氧化碳传感器、PM2.5浓度、实时测量这三类参数，如果阈值超过预设的界限，那么蜂鸣器会马上进行警报；对系统中的各个主要电路(比较主要的包括检测电路，显示电路等)展开具体论述，并总结了所有器件的功能特性。（4）经过标准化的程序设计之后，根据预设的流程实现以下功能。①可通过PM2.5传感器实现检测空气中PM2.5可吸入颗粒物浓度;②在应用可燃气体传感装置之后，能够对多种危险气体的空气浓度进行准确测定;③在应用一氧化碳传感装置之后，对多种毒性物质的空气浓度进行准确测定；④如果空气中的燃气浓度、一氧化碳浓度超标、PM2.5大于预设水平或检测到火焰后，系统会马上进行警报;⑤燃气泄漏时可通过执行机构强行关闭燃气总阀;⑥排风扇可在一氧化碳浓度、可燃气体浓度、PM2.5浓度超标或检测到火焰时自行启动，当浓度降低于设定值或火焰消失时停止；⑦可将测定的结果借助互联网传输至用户手机，从而实现远程控制。（5）根据规范完成调试工作，测试系统是否能够长期可靠的运行。第2章系统论证方案与设计2.1系统总体方案设计本章主要讲述了整体设计的方案选择，先从整体出发，明确设计所达到的要求和实现的功能，再由整体到局部，根据系统的每个子模块进行设计，对比不同方案的优缺点，选择合适的设计方案，并通过硬件和软件两者联合设计出多功能室内空气检测仪报警系统。本设计涵盖多个功能模块，其中比较主要的包括按键模块、报警模块、WIFI模块和用来监测可燃气体、一氧化碳及PM2.5浓度的监测模块等，下文将对其进行具体论述。系统框图具体如下所示：图2.1系统框图2.2硬件模块选型2.2.1微处理器选择方案一：52系列单片机STC89C52单片机是STC公司生产的一款低能耗、高性能51核心的CMOS8位单片机，具有非常广泛的影响力，是众多产品设计首选的高性价比芯片，虽然它只是一款八位单片机，但是出色的芯片架构和高扩展能力使它具有强大的数据处理能力，而且功耗较低，相对于传统的51系列单片机单片机具有更灵巧的可编程Flash，使它能够适用于更广泛的场合，另外STC89C52最大的优势是可靠性极高，采用STC公司的高密度、非易失性技术生产，传统的兼容MCS-51指令使其具有更好的开发性能。方案二：STM32系列单片机此器件的功耗水平相对较低，无需投入较多成本。另外，其装配了ARMCortex内核，其全部产品都是结合内核架构进行具体划分。因为其内核架构十分完善，因此它在性能非常优良，此外，由于其应用范围较广，优化次数也相对较多，这使其性能不断优化，在当前来讲，它能够有效缩减系统开发周期，使产品表现出良好的综合性能，设计着可结合具体的项目要求选取最为适用的产品型号。另外，该器件的时钟频率可以实现72MHz，与同类产品进行对比，其经济性出众，具有广泛的适用性。综合以上因素考虑，选型方案二STM32系列，由于此型号STM32F103C6T6系列符合系统设计要求，故选择此型号作为系统主控芯片。2.2.2液晶显示器选择本设计主要利用显示屏显示多样性的数据，在对各类主流的显示模块展开对比之后，最后筛选出下述两类方案可供选择。方案一：LCD1602液晶显示器此类装置属于工业液晶显示器，能够稳定显示16*2个字符，可以表现出LCD的多种特性。另外，它能够良好的支持背光功能，单片机传输数据之后，该显示器能够利用电压使指定坐标点颜色发生变化，从而显示准确的字符。方案二：OLED显示屏OLED应用的技术较为先进，不要求背光源驱动，对比度非常理想，厚度比常规显示装置更小，灵敏度更高，适用面较广。可以非常便捷的连接单片机，从而实现稳定的驱动。[18]对比两类方案之后我们可以发现，两类产品都可以符合系统的基本开发需求，然而前者尺寸偏大，后者的厚度更小，功能更为完善，因此这套系统采用的是第二种方案进行研发。2.2.3无线数据传输模块选择系统需要远距离传输数据，所以选择数据传输模块是有必要的选择需要对比筛选，模块一定是比较小的，需要和市场上现有的系统相对便宜才能有优势竞争，而且模块传输数据的时候也需要距离远、稳定性好。对比目前市场上流行的成熟方案，有下述几类方案可供选择：方案一：HC-06型产品应用了较为先进的制造工艺，适用于多种设备，其中比较主要的包括手机、耳机等，可以大幅度减少设备通信的复杂度，优化通信效率，但其缺点也比较明显，即传输距离相对较短。方案二：ESP8266具有无限传输的特点，其可以支持多样性的组网方式，从而让各模块能够稳定通信，以此构建完善的WIFI网络，另外，其运行过程中表现出较强的独立性，但也能够与其他配件搭配应用。因为本设计要求远距离通信，第一类方案尽管在产品性能方面非常优秀，然而其通信距离非常有限。因此，本文选择性能较高的方案二。2.3系统方案框架图基于以上几点方案论证，本研究通过单片机、PM2.5传感装置等多个部分构成。首先通过传感装置进行数据采集，从而在OLED上显示相应的环境参数。本设计的室内空气检测系统具有性能高、构造简单、使用方便等优点，实现了自动火灾报警功能并通过WiFi将检测到的实时数据发送到手机APP上，并且通过对环境感知，自动控制排风扇来调节室内的可燃气体传感器浓度。系统原理框图如图2.2所示：可燃气体传感器可燃气体传感器图2.2系统原理框图

第3章系统硬件设计本次设计要求完成室内空气检测系统，通过各类传感器来获取室内的环境信息，从而来通过启动排风扇净化空气，实现对室内环境的调节。3.1单片机电路设计STM32F103C6T6芯片工作在2.0V-3.6V之间，它有标准电压与低功耗电压的功能，此外该芯片还能在通电之后有复位功能的按钮，芯片外也会连接一个外部晶体振荡器，晶体振荡器的频率，可以在4~16兆赫兹的范围内。包括三种状态。下列图3.1是STM32F103C6T6管脚图：图3.1STM32F103C6T6管脚图如果采用以单片机为核心的模块，时序控制是非常重要的环节。该时序一般情况下不是通过模组进行控制，而主要由单片机传输时钟讯号，此后再将时钟频率设定在器件内部。单片机的制造主要采用了半导体硅，无源晶体振荡器与指定的引脚进行衔接，振荡器的一侧通常都会并联特定的瓷片电容，其容值不大，这是因为瓷片的参数相对较小，能够对晶振的启动发挥重要作用。3.2可燃气体传感器电路设计本次采取MQ135做可燃气体传感器浓度收集，原理是利用特制电阻对可燃气体传感器灵敏度高，因为电阻值在两级间是成正比的。随着可燃气体传感器的三极管的基本电流会发生变化。通过三极管放大的电阻电压被发送到单片机上，从而实现探测、报警、净化空气等功能。下列图3.2是MQ135管脚图：图3.2可燃气体传感器电路图3.3一氧化碳传感器模块电路设计MQ7中有一种物质会与一氧化碳发生化学反应，此类物质会对金属氧化物层的电阻产生一定影响，而传感装置能够对其核心参数进行测量。换而言之，如果空气中含有还原性气体，那么检测材料表面氧浓度会在一定程度上减少，从而导致半导体电阻出现一定程度的变化，使一氧化碳传感器的浓度测量出来。一氧化碳传感器模块如图所示3.9所示：图3.3一氧化碳传感器检测电路3.4PM2.5传感器电路设计本设计采用了现代化的PM2.5检测技术，能够对PM2.5进行精准检测。系统中PM2.5检测单元很大程度上使用了粒子计数原理，可以对尺寸超过一定界限的颗粒物展开检测，进而上传实时检测的数据，从而实现探测、报警、净化空气等功能。模块原理图如图3.7所示。图3.4PM2.5传感器电路3.5按键控制电路设计按键电路大多数情况下用于实现指令输入，大部分按键都是采用定时检测的方式，结合电平高低来进行相应的判断，另外，可将按键引脚和IO引脚进行衔接，从而实现OLED屏幕检测对象切换和设定值加减本设计应用了常规的开关按键，电路原理图具体如下所示：图3.5按键控制电路3.6电源电路设计单片机供电5V供电模块涵盖两个部分，其分别为供电座子和供电开关，前者的主要作用是与电源插头进行衔接，后者主要用于实现电路开关的调控。本研究的电源电路具体参考下图：图3.6电源电路3.7报警电路设计报警电路是当系统检测到当前室内环境差，比如检测到火焰或PM2.5、一氧化碳等浓度过高情况，启动的报警装置。单片机可以利用PC31接口对三极管进行管控，从而实现蜂鸣器的稳定控制。本研究中报警电路的整体情况如下：图3.7蜂鸣器报警电路3.8oled显示电路设计本次采用低功耗的0.96寸OLED显示屏作为本的毕业设计的显示器，用来显示实时检测到的数据，改款显示器要比传统的LCD显示器要好一点，并且其更加的轻薄集成度很高，另外功耗也比较小。最初是使用在MP3当中，现如今也广泛使用在各种比较高端的智能设备上面。[21]本次设计的显示器具体单片机的连接如下图3.6所示。图3.8显示电路图3.9WiFi驱动电路设计ESP8266模块配置了标准化的微处理器，能够通过外接闪存快速启动，如此就大幅度减小本设计在存储方面的要求，并增加了整体运行速度，处理能力得到进一步强化，并能够将其充当存储设备进行应用，另外，在外接GPIO口之后，其可以避免系统资源的浪费，在用于实现无线传输的过程中，ESP8266能够和指定的通信接口进行衔接，通常来讲，数据的上传很大程度上是借助SPI通信来完成的，利用WiFi网络将重要的参数信息传送到终端。WiFi模块如图所示3.8所示：图3.9WiFi电路

第4章系统软件设计4.1主程序设计这套系统的程序设计是在STM32的编译环境下完成的，主要采用结构化控制语句，其能够体现多样性的优点，比如程序执行效率非常出众，并且能够体现高级语言的多种功能特点，使用起来十分方便、简洁。系统软件设计的过程中最为主要的部分就是编程，从而实现多种多样的系统功能。在应用主程序控制之后，可对多样性的分模块进行调用，此后对调用的数据展开处理，再进行进一步分析，判断是否执行预设的操作，如此就能够控制硬件完成多种多样的操作。在进行编程的过程中，程序根据系统功能的要求展开模块化编写，对于主程序而言，其核心作用是在执行模块结束之后，操作者能够高效的完成协调事项，整个工作流程图具体如下。图4.1主程序工作流程图4.2初始化程序流程图系统的初始化主要包括定时器初始化、按键初始化、ADC初始化、DAC初始化、LCD初始化等。系统经过初始化后，接收相应的操作指令开始工作，否则无法使用而且还会影响后续的程序运行。系统初始化的流程图具体如下，结合定时器初始化进行分析，部分程序可以设计如下。图4.2初始化的流程图4.3按键模块程序流程图按键模块是本系统最重要的模块之一。首先对设置的四个按键进行初始化，而后通过增减设定一个参数值，判断是否能够采集到相关数据。如果未采集到数据，则返回到开始，继续进行以上程序，直至采集到的相关数据；若采集到数据，微处理器接收数据后进行处理并输出结果。按键模块的流程图如图4.3所示：图4.3按键模块流程图4.4报警模块设计该模块其主要目的是通过传感器采集到的信息来检测环境变化并发出警报信号。在设计时需要考虑报警模块与其他模块的配合和联动关系，当可燃气体传感器、一氧化碳传感器、pm2.5传感器监测到的浓度超过设定值时，单片机会传输信号给报警模块，从而触发报警功能。报警模块的流程图如图4.4所示：图4.4报警模块流程图4.5WiFi模块设计WiFi模块会将监测到的数据通过WiFi实时传输给手机，从而极大的方便了用户查看。程序如下：voidDataExchange(void){ staticu8Tcon; Tcon++; if(Tcon>=10) { Tcon=0;//AA_Air_AlarmAir_CO_AlarmCO_PM_AlarmPM_AFlag[0]_AFlag[1]_AFlag[2]_AFlag[3]_Page\n; sprintf((char*)ESP8266_TxBuf,"AA_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d_%d\n", (int)Air,(int)AlarmAir,(int)CO,(int)AlarmCO,(int)PM,(int)AlarmPM, (int)AFlag[0],(int)AFlag[1],(int)AFlag[2],(int)AFlag[3],(int)Page); } if(ESP8266_RxData[0])//APP按键 { KeyVal=ESP8266_RxData[0]; ESP8266_RxData[0]=0; Tcon=30; }}4.6oled显示设计在OLED模块的软件设计中，需要考虑到多个方面的因素。首先，需要对整个系统进行规划和分析，确定各个模块之间的交互方式以及数据传输的方式。其次，需要考虑系统的稳定性和可靠性问题，确保系统的正常运行不受外界干扰的影响。oled显示模块会将传感器监测到的浓度数据显示到屏幕上。程序如下：voidPageInit(void){ LCD_Clr(); switch(Page) {/**/ case0://可燃气体浓度和设定值 { LCD_DispStr(0,(unsignedchar*)"Air:PPM"); LCD_DispStr(16,(unsignedchar*)"Set:PPM"); }break; /**/ case1://CO和设定值 { LCD_DispStr(0,(unsignedchar*)"CO:PPM"); LCD_DispStr(16,(unsignedchar*)"Set:PPM"); }break; /**/ case2://pm和设定值 { LCD_DispStr(0,(unsignedchar*)"PM:ug/m3"); LCD_DispStr(16,(unsignedchar*)"Set:ug/m3"); }break; /**/ default:break; }}

第5章系统调试与结果5.1硬件调试本文设计的室内空气检测系统采用STM32单片机作为核心控制器，在本章中将调试系统的几个核心硬件模块。，以下为本文的调试过程：本次硬件和软件设计完成后，购买相关设备后即可进入硬件而硬件调试的成功与否，同时也决定了本系统的各项功能是否可以顺利实现。一般而言，对单片机的调试通常涵盖两个重要部分，即硬件和软件，所以有必要对两者展开共同调试。有基于此，我们可以先在PC端衔接下载串口，观察指示灯是否出现相应的变化，此后把烧录程序打开在PC端上方。如此就能够将程序添加至系统中，实现单片机的稳定驱动。假如在进行检测的时候单片机并未顺利驱动所有模块，则可以从编译的角度来分析问题，此后再具体处理问题，这样才能达到整体的功能。5.2软件调试程序设计是实现各类功能的必要条件。如果选择的编程工具非常适用，那么就能够有效减少编程过程中耗费的时间，增加软件开发的成功率。可供选择的开发工具较多，其中比较主要的包括Keil、IAR等。IAR在世界范围内都具有较高知名度，它是当前市面上主流的置入式系统开发工具，其配置了非常优良的编译程序环境，功能十分完善，但它的缺点也比较明显，即学习成本较高，实际操作模式对初学者存在较高难度。Keil是微软推出的优秀产品，其可以实现硬件配置、编程等多样性的功能，并能够对STM32开发的程序进行快速编译。另外，经过程序的程序文档能够借助单片机设计实现高精度的识别，如此就可以使设备在相对较短的时间内对预设的功能逻辑进行准确识别，此后再进行快速设计。在经过综合对比之后，本设计选用Keil完成软件部分的开发；本文设计汇编语言源程序主要涉及到两类方法，第一类是采用手工编写的方式，第二类是采用机器汇编工具对源程序进行转换，从而得到相应的机器码。伴随单片机开发技术在近些年的迅猛发展，高级语言在程序开发过程中起到愈加关进的作用，单片机的开发软件得到进一步完善，在这种情况下，Kei1逐步演变为MCS-51系列开发过程中应用最为广泛的工具。Keil包含了多样性的开发方案，其主要涉及到C编译器，库管理等多个方面，可利用高度集成的开发环境对各部分进行有序组合。如果要顺利运行KEIL，通常需要配置Win98、WinXP等操作系统。图5.1软件调试界面图5.2设置温湿度上限5.3产品测试图5.3硬件实物图首先打开电源观察到可燃气体数据。测试结果如图5.4所示。图5.4可燃气体数据图连接手机APP，调整系统为手动模式。测试结果如图5.5所示。图5.5手机WIFI参数显示当可燃气体传感器检测浓度超过设定值时，报警灯亮起，蜂鸣器报警，同时排风扇开始转动，手机上显示相关数据超标，当浓度低于设定值时，排风扇停止转动。如图5.6所示。图5.6可燃气体超标当一氧化碳传感器检测浓度超过设定值时，报警系统开始启动，排风扇快速旋转，在这之后移动端APP显示CO超标，当一氧化碳浓度低于设定值时，排风扇随即停止，具体情况参考图5.7。

图5.7一氧化碳超标如果pm2.5传感器测定的参数超过预设数值，警报系统快速启动，时排风扇开始转动，手机上显示相关数据超标，当一氧化碳浓度低于设定值时，排风扇随即停止，如图5.8所示。图5.8pm2.5超标当火焰报警传感器检测浓度超过设定值时，报警灯亮起，蜂鸣器报警，同时排风扇开始转动，手机上显示检测到火焰，当火焰监测模块检测不到火焰时，排风扇停止转动如图5.9所示。图5.9检测到火焰第6章结论与展望6.1结论因为本人开发经验还比较缺乏，在本次研究中选择边学习边开发的模式，网络上的资料进行学习，在开发时也遇到了各式各样的问题，但大多采取了合理的方法进行解决。但笔者学识有限，本文还存在一定不足之处，在将来的学习和生活中有必要对其进一步完善。因此在后续的学习中可以对其进一步完善，使本次设计的成果具有更良好的功能特性与应用价值，满足用户的使用需求。本文开发的系统将STM32单片机作为核心，利用单片机获取各类传感装置采集的参数信息，其主要涉及到PM2.5传感器、可燃气体传感器模等，从而对这些环境信息进行高效处理，实现对室内的各项数据检测报警和调节功能。经过调试，可以满足以下功能：1.可通过PM2.5传感器实现对空气中PM2.5可吸入颗粒物浓度的检测;2.通过可燃气体传感器实现对甲烷等可燃气体泄漏的检测;3.通过一氧化碳传感器实现对毒性一氧化碳气体浓度的监测4.燃气泄漏、一氧化碳超标或PM2.5超标时，可发出声光报警信号;5.燃气泄漏时可通过执行机构强行关闭燃气总阀;6.可燃气体、一氧化碳、PM2.5浓度超标或检测到火焰可自动启动排风扇，浓度低于设定值或火焰消失时停止转动；7.使用STM32的32位ARM单片机实现对系统的控制;8.可将采集的信息利用WiFi网络传输至指定的终端设备，从而进行远程控制。6.2展望通过本次毕业设计，我掌握了许多硬件开发和软件设计方面的理论知识，在进行系统调试的过程中，我也积累了一定的调试经验，以后再遇到相似问题时能够快速应对。本次设计从整体来讲遇到了不少阻碍，但是都通过上网查询和请教导师的方式逐一解决。另外，经过本次设计，我也深刻意识到在学习和应用各类技术时应该坚持“以人为本”的基本理念，对现实生活观察和发现的问题积极思考，并通过既有的技术方法来改善广大民众的生活质量，这从某个角度而言也是一名当代青年不可或缺的素养。因此，结合自身的观察分析后，笔者决定设计和开发本系统，使目标用户可以提升管理成效，优化其使用体验，达到信息化管理的目标。当然，空气质量检测仪的问题还很多，如果气体检测仪中的传感器损坏，显示的数据就不会再有变化，无论空气中的气体浓度发生什么变化，为了保证气体检测仪能够正常运转，就需要定期快速检测。否则，就可能造成测量结果的恶劣的剧烈的震荡都会造成仪表的损坏。如果目前应用的环境中气体浓度超出仪器可探测的范围，传感器也会受到损害。并且过滤膜和感应器端口也会被液体污染，杂质或灰尘造成测量度数受到严重影响。这时就有可能造成标定失效。探测环境恶劣、环境温差变化大，或者长时间处在海水或湿热的环境这些环境对气体探测装置的稳定性要求非常高。在这些环境中长时间使用可能导致气体检测仪失效，一般仪器在这种极端环境下无法长期应用。本系统的能耗相对较低，应用的集成电路十分完善，各部分主要监测电路的日常能耗水平可以得到有效控制。另外，伴随气敏元件生产工艺的进一步优化，传感器模块所占据的空间可以实现进一步缩减，我们可以预见在不远的将来，监测装置的能耗会不断降低，其经济性也会达到更理想的水平。在当前来讲，广大民众对环境保护给予了高度关注，室内空气质量监测仪能够表现出良好的功能价值，具有广泛的应用价值。伴随空气净化产品的推陈出新，室内空气质量监测水平得到进一步提升，气体监测的范围明显扩大，在很长一段时间以来，空气质量监测系统都只能够测量单一气体种类，而经过产品的不断迭代，当前许多产品都可以同时测定多种有害气体，并把详细的环境参数准确显示在显示屏上。空气质量监测系统的智能化不断提高，其不能够离开当前快速发展的智能传感技术，其涉及到多个部分，比较主要的包括气敏元件、微控制器等，能够实现自控、校准等多样性的功能，这使得空气质量监测的相关产品变得多样化。伴随无线传感网络的不断完善，物联网体系受到社会广泛关注，这为其快速发展奠定了良好的基础。此外，使用智能手机办理各类事务已经成为人们日常生活的一部分，无线传输速率在近些年也实现了有效升级，4G、WIFI等技术为人们提供了巨大便利，而5G时代的到来将带领人们进入新的技术风潮。如果将室内空气质量监测技术进行网络化改革，重点利用GPRS与云端进行衔接，那么传统的本地控制模式将发生巨大变化，人们应用手机软件就能够非常非常方便的查看室内情况，并且能够在线调控空气净化设备，整个操作流程非常精简。在系统进行网络化改造之后，各类气体检测装置也能够构成完善的整体，使检测信息能够高效的传输和共享。整体而言，本系统在未来的发展主要有两个趋势:第一个趋势是检测信息多样化，需要检测的对象变得愈加复杂，但各类传感装置都能够进行高度集成；第二个趋势是与其他设备的连接更加紧密，从而实现多样性的功能，在采集到各类重要的检测数据之后，可以把参数信息传输至计算机展开进一步分析，并结合分析结果采取相应的控制行为。在当前来讲，本系统装配的传感器成本还能够进一步压缩，检测精度也尚待优化，在将来不断缩小体积的同时，有必要研发更性价比更为出众的传感器，这对降低整体成本、增强产品的竞争力具有不可忽视的价值意义。

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