基于STM32的智能空气净化系统的研究设计

王明亮+白超+吕俊飞+夏旭洪

摘 要：目前空气质量引起环境污染事件多有发生，但现有的空气净化系统功能比较单一，只能采取简单的现场监测然后通过就地控制净化，并且价格较高使其并没有能够普及。针对以上情况，文章设计了一种基于ESP8266 WIFI模块和STM32嵌入式微处理器的远近程控制装置，该装置可以检测现场颗粒物、甲醛以及温湿度参数，在手机客户端显示当前检测到的值，进而自动或者启动净化系统。系统设计实现了温湿度监测、甲醛监测、PM2.5监测、加湿控制、空气净化控制以及产生负离子等功能，测试使用效果良好。

关键词：STM32；远程监控；智能净化；ESP8266

中图分类号：TM925.16 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0107-02

Abstract： At present， most of the air pollution events are caused by air quality， but the existing air purification system function is relatively simple， and can only be dealt with through simple on-site monitoring and then purified by local control. And high prices make it less popular. In view of the above situation， this paper designs a kind of remote and near range control device based on ESP8266 WIFI module and STM32 embedded microprocessor. The device can detect particulate matter， formaldehyde and temperature and humidity parameters， display the current detection value in the mobile phone client， and then automatically start the purification system. The functions of temperature and humidity monitoring， formaldehyde monitoring， PM2.5 monitoring， humidification control， air purification control and negative ion production are designed and realized.

Keywords： STM32； remote monitoring； intelligent purification； ESP8266

1 概述

本文研究的智能空气净化系统是通过GP2Y1010AU粉尘传感器等其他传感器来检测室内空气质量，采用STM32系列单片机为核心，WIFI和红外进行远程、近程控制方式。传感器采集到的信息进行信号处理分析，通过Andriod系统的手机进行远距离控制。从而达到室内空气的净化与保温，加湿，还室内一个清新洁净的环境。

净化系统中含有活性炭——纳米TiO2和过滤初级和多级过滤棉，结合传感的使用、液晶显示串口通信协议，使其具有多功能净化功能。装置通过抽取、吸附、过滤颗粒物及微生物、进行杀菌消毒与去除一些异味，然后使室内空气质量得到净化清新，实现净化器的智能控制。

2 系统结构设计

系统以STM32F103RBT6处理器为控制核心，通过手机客户端和红外进行该智能空气净化器的远近程控制，信号由各个传感器检测，经过转化，把相应的数据传给微处理器，处理器根据检测值进行控制。

装置输入模块为各路传感器采集到的信号，主要有温湿度的传感器DHT11、甲醛的传感器、颗粒物传感器等。传感器输出的数据显示在手机客户端上。若检测到环境的温湿度高于一定值，芯片把控制信号发送给继电器模块。继电器模块上的排风扇此时开始工作，从而使环境温湿度降低。甲醛传感器选用了数字型传感器，其将接收到的信号通过与比较器设定值相比较，若甲醛浓度超过一定值，则通过单片机控制启动排风。PM2.5粉尘灰尘传感器选择了数字式开关量传感器，工作方式相同。系统结构如图1所示。

2.1 电源电路设计

本系统采用AC220V供电，通过开关电源得到12V电源，供给电机使用；再用MP2303将12V转化为5V，最后又AMS1117将5V转化为3.3V供给单片机使用，5V转换电路如图2所示。

2.2 风机及加湿器控制电路

系统采用了继电器输出控制，光耦通过单片机PC3控制，有信号时光耦接通使三极管导通，从而来控制继电器的开与关。其中LED用于继电器工作状态指示。控制电路如图3所示。

2.3 WIFI模块电路

系统WIFI通信使用了ESP8266模块，通过STM32微处理器的串口3管脚来控制WIFI模块的RXD与TXD管脚完成串行通信控制。由管脚CH-PD控制模块上电、下电及重启控制。GPIO12连接的按键SW-PB是模块的复位键。LED6是检验单片机与WIFI模块进行数据传输的信号指示，在进行数据传输时该LED会每个几十毫秒进行发光闪烁，当没有信息信号交流时，该LED会一直处于高电平状态，即会一直处在接通高亮状态。电路图如图4所示。

ESP8266拥有强大的处理能力、RAM与ROOM，通过IO口就可接入集成感应器和设备，使设备占有处理器的资源最少化。

2.4 HMI串口屏

系统选用了HMI串口屏作为显示终端。HMI串口屏就是封装某些通信协议而制成的屏幕，这种屏幕可以通过串口USART或者SPI等等与微处理器进行数据交流。微处理器可以通过串口发指令来控制屏幕从而改变显示的属性。

对于HMI串口屏而言，该串口屏而单片机连接并不需要其它外部电路的辅助，仅仅需要占用单片机的一个串口2，通过RX，TX与单片机完成交互。其次，它与单片机的数据传输速度不受限制。屏幕指令简单，不需要上位机的复杂操作等进行辅助。装置运行界面如图5所示。

3 结束语

系统实现了通过手机客户端APP对智能空气净化器的监控，从而营造了良好的室内环境。随着智能家居环境监控技术的快速发展，相信远程无线通信技术与家居設备的智能化，一定会产生惊人的效果，为人们带来更加安全、舒适、方便的生活环境。

参考文献：

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