作者 王尧1，李艳2，唐梅3(1.南京富岛信息工程有限公司，江苏 南京 210032;2.三江学院电工电子试验中心，江苏
南京 210012)
摘要：跟着全球工业化的开展，空气污染越发严峻，这不只会对人的身体健康发生损伤，还会直接影响人的精力健康。为处理室内空气污染问题，本文规划了一款根据物联网的空气净化体系。该体系首要由两部分构成：空气净化器和移动运用软件。空气净化器运用单片机一方面实时监测室内空气质量，另一方面自动操控空气加湿单元、净化单元、设备联动单元，一同通过板载Wi-Fi模块衔接物联网渠道。手机运用软件能长途操控空气净化器，完成加湿、净化空气及温控器联动这三大首要功用，在享用万物互联快捷的一同有用改进室内空气质量，进步了室内寓居环境的舒适度。
关键词：物联网;空气净化器;空气质量监测;Wi-Fi
0 导言
跟着年代的前进和科技的开展，工业在为人类发明巨大财富的一同，也把很多的废气和污染物排入大气之中，现在空气污染已成为全世界城市居民不得不面临的问题[1-2]。室内作为城市居民首要的活动场所，其空气质量备受重视[3]。
为改进室内空气质量，本文规划了一款根据STM32F103的空气净化器，运用等离子、负离子及过滤碳网对室内的空气进行过滤、灭菌[4]。一同，空气净化器与“互联网+”的大渠道相结合，完成对室内净化器的长途操控，并供给加湿、联动温控器的功用，是一款结合物联网的智能化空气净化器，可为城市居民供给愈加便当、舒适的日子[5-6]。
1 体系总体规划概述
1.1 硬件组成电路框图
空气净化器首要由电源模块、MCU操控单元、传感器单元、空气净化单元、Wi-Fi模块、红外输入模块、声光指示模块、设备联动模块等几个部分组成，其体系总体规划框图如图1所示：
1.2 体系作业原理及首要功用介绍
MCU主控单元首要读取当时一切传感器的值，室内PM2.5、CO2浓度、温湿度、TVOC浓度等，然后经风机操控，等离子、负离子来净化室内空气。一同通过空气净化器温湿度的设定值，操控加湿阀门和设备联动的温控器，然后到达恒湿恒温的意图。此外主控单元还会将处理后的数据依照物联网渠道的通讯协议发送到物联网渠道的服务器中，便利用户通过手机客户端实时检查室内传感器的数据，了解当时室内的空气质量。不只如此，用户还能够通过红外遥控器对空气净化器进行直接操控或许通过Wi-Fi长途的办法对空气净化器和体系联动的设备进行操控，真实完成恣意时刻恣意地址都能对家中室内的空气质量进行监测和改进。
2 体系硬件电路规划
2.1 电源办理电路
本体系选用的是外部DC 12 V供电，在DC 12 V输入后直接给等离子、负离子、风机这些负载供电，然后通过DC-DC改换将DC 12 V降为DC 5
V，为各类传感器供电;最终再运用LDO将DC 5 V分两路降为3.3 V，一路为主控单元及其外围设备供电，一路为Wi-Fi模块供电。详细电路如图2所示。
2.2 MCU主控单元电路
STM32F103系列单片机微处理器构建于高性能的Cortex-M3(32位RISC)内核，是一种具有高速处理才能的强壮单片机，性价比杰出。默许作业主频为72
MHz，其内置高速存储器，具有丰厚的增强型I/O端口和外设。片内集成最高64 KB的RAM以及512
KB的ROM，一同支撑JTAG和SWD两种调试办法，具有两个12位逐次迫临型的AD转换器，最高分辨率为12位，4096级。最高具有11个守时器、4个16位守时器、2个看门狗守时器、1个体系滴答守时器。别的，它还具有2个IIC接口、5个USART接口、3个SPI接口、CAN接口、USB2.0接口等外设。详细如图3所示。
2.3 设备联动模块电路
在与其他设备进行联动时，体系选用RS485总线的物理通讯接口与联动的设备衔接，通过差分的办法传输信号，通讯安稳、不易受外界搅扰，并选用现场工业总线规范Modbus
Rtu协议与联动的设备进行通讯交互。详细电路如图4所示。
2.4 传感器及净化单元电路
MCU主控单元通过I2C、串口、AD等外设接口读取传感器的数据;净化单元模块有等离子、负离子、新风风机、出风风机组成，风机运用PWM进行调速完成四档风速的调理;运用物联网渠道涂鸦智能渠道供给的Wi-Fi模组，以完成与涂鸦智能云渠道的衔接。通过加湿阀与加湿电机可完成室内恒湿的操控。详细如图5所示。
2.5 红外及声光指示单元电路
MCU主控单元通过级联2个74HC595来操控多个双色LED及蜂鸣器，节省了MCU中GPIO的资源，降低了本钱;一同具有红外接收管，其在反常情况下，可运用本地的红外遥控器对体系进行操控。详细电路如图6所示。
3 体系软件规划
本次体系程序选用C言语编写，程序编写运用模块化和层次化的规划办法，到达高内聚低耦合的规范，进步各模块的独立性，便利开发人员的调试和保护。程序功用模块包含程序初始化模块、Wi-Fi数据处理模块、红外遥控指令解析模块、传感器数据收集模块、联动设备操控模块、加湿模块、守时模块、滤网运用寿命模块和体系形式操控模块，在主函数中调用各个模块的接口，依照既定的操控逻辑，完成空气净化、加湿与长途检查和操控的功用。体系主程序流程图如图7所示。
4 完成功用
本体系由空气净化器和手机运用软件两大部分构成，运用Wi-Fi衔接互联网，完成空气净化器与物联网渠道后台的衔接，手机客户端也通过网络与物联网渠道衔接，可长途实时检查状况，并完成对空气净化器的操控，首要完成功用如下：
①长途检查室内空气质量及操控空气净化器，便利快捷;
②过滤空气中大部分的颗粒物，改进寓居的空气环境;
③等离子和负离子杀除空气中大部分对人体有害的细菌，削减患病的几率;
④为室内供给满足的水分，为人们供给愈加舒适的气候条件;
⑤能够协同温度操控器一同作业，在空气净化器智能化后，将温度操控器也参加物联网中，进步了人们对室内小家电的科技感，愈加便利人们的日子。
5 定论
本体系规划的根据物联网的空气净化器，通过测验可完成规划之初的一切功用，且能够长时间安稳运转。该空气净化器在能够净化空气的一同，还供给了加湿和设备联动的功用，能有用的改进室内寓居环境的空气质量，进步日子环境的舒适度，提高人们的美好指数。
参考文献
[1]姚佳,张自嘉,朱莉.智能室内空气净化体系规划[J].电子器件, 2015(1):203-208.
[2]汤云峰.空气净化器智能化体系的规划与完成[D].东南大学, 2015.
[3]房金宝,韩宇光,张贤益,等.智能空气净化器的规划与开发[J].科技立异与运用,2017(3):66.
[4]赵雷,周中平,葛伟,等.室内空气净化器及其运用远景[J]. 环境与可持续开展,2006(1):4-7.
[5]Contini D, Gambaro A, Belosi F, et al. The direct influence of ship
traffic on atmospheric PM2.5, PM10 and PAH in Venice.[J].Journal of
Environmental Management, 2011, 92(9):2119-2129.
[6]Wang X, Wei P, Zhang Y, et al. System Software Design of Air Purifier
Based on Internet of Things Technology[J]. Journal of Anhui Polytechnic
University, 2018.
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第2期第42页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
