多功能室内环境监测系统设计

一、概述

本设计先由温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器、电磁辐射传感器、灰尘传感器和空气质量传感器组成的传感器系统分别采集温度、湿度、甲醛浓度、一氧化碳浓度以及电磁辐射强度等室内环境数据。MCU读取相应的环境参数并显示，并且将部分数据存储到数据存储系统中以方便用户查看。

当室内环境的某一个参数超出要求时，MCU会控制相应的外围设备进行相应的操作，比如，当甲醛或一氧化碳浓度过高时，MCU会控制语音系统进行报警，并且打开通风系统改善环境；当室内环境湿度过低时，MCU会控制加湿器进行加湿，提高室内湿度；当室内的灰尘浓度比室外的灰尘浓度高的时候，系统会进行语音提示用户是否开窗通风改善环境，其中开窗动作可以远程控制。
 
该系统还可以模拟空调遥控器，通过发射遥控信号控制空调，以实现室内的温度的调节。本设计还配有日历、时间和闹铃等附加功能，使其更具实用性。
 
本设计采用触摸屏进行显示和控制，编程实现触摸屏上的软件界面，界面人性化，用户可通过该界面查看各种信息，比如温度、湿度、电磁辐射强度、历史记录……还可以设置时间、闹铃加湿器、通风扇等外围设备，操作方便快捷。
 
该设计配有上位机软件，上位机软件通过蓝牙模块进行无线通信，通过上位机软件不仅可以实现硬件上的一切功能，比如显示和设置，而且还可以储存大量的数据，画出曲线等，使用户的操作更加方便，使其用起来更加灵活。
 
二、需求分析

2.1 功能要求

能够同时检测室内温度，湿度，甲醛浓度，一氧化碳浓度以及空气质量等参数，能够根据环境参数控制加湿器、通风扇、空调等外围设备的工作，并且可以根据环境参数由语音系统提供实时的报警提示或者建议，具有数据保存的功能。采用触摸屏显示，有时间、日历和闹铃等附加功能，配有人性化的软件界面，方便操作。配有上位机软件，使用户可以在电脑上方便的操作该系统，实现更人性化的操作。
 
2.2 性能要求

触摸屏上的软件界面稳定美观，反应速度快，可操作性强；环境参数测量准确；室内环境改善措施适当。
 
三、方案设计

3.1 系统功能实现原理
 

图1：系统功能实现原理

 
MCU读取温度传感器系统以及时钟系统的数据分别送到触摸屏上进行显示和数据存储系统进行存储。MCU根据采集到的数据对室内环境进行相应的判断，然后根据内设的规则控制语音设备、加湿器、空调、通风设备和状态指示灯的工作。MCU实时监测触摸屏的输入情况，当有用户对其进行操作时，处理器根据用户的输入信息进行相应的用户的设置。通过蓝牙模块实现硬件与上位机的通信，实现数据和设置的完全同步。
 
3.2系统软件架构

图2：系统软件架构

 
3.3 系统软件流程

图3：程序运行流程图

 
程序开始后，先初始化，对寄存器进行设置。然后依次读取传感器上的信息如温度、湿度、有害气体含量等，并执行相应功能的函数对其运算，同时对数据进行判断，若为异常数据则进入异常诊断，显示异常信息，发出警告并进行相应调节措施。同时检测触摸屏上是否有输入信息，若有信息，则根据相应的信息控制其他的设备进行相应的设置。
 
3.4 系统预计实现结果

通过传感器来测量温度、湿度、有害气体含量等，并显示、存储，当判断出有一项或过多项指标不正常时，通过触摸屏显示，并通过mcu 对其他器件进行控制进而调节不正常环境因素。触摸屏作为人机界面并可实现USB口和串口和存储设备并计算机通讯。

 推荐阅读：

可随时用手机远程监控的智能生活管理设计方案
实现强大的车载智能安全行驶仪设计
电动汽车智能快速充电设计
汽车防盗报警系统ARM嵌入式设计