基于STM8S 单片机的一种新型空气净化器智能控制系统设计

1基于STM8S单片机的一种新型空气净化器智能控制系统设计摘要：本文在基于STM8S单片机控制原理的基础上开发研发了一款智能室内空气净化器，用来解决室内污染问题。本设计在以往空气净化器的基础上增加了空气质量检测、儿童模式、远程操控等智能功能，并且可以通过WiFi模块与手机APP一键配置，实现智能家居控制和远程控制。经过试验验证效果良好，一旦投放市场，将会拥有广阔的市场前景。关键词：空气净化器;电机;控制系统;STM8S单片机;WiFi;PM2.5中图分类号：TP23文献标识码：A0引言随着我国工业化的进展，这几年我国环境受到的污染越来越严重，很多地区出现雾霾天气，很难看到晴朗的天空，雾霾对人体健康影响非常严重。目前来看产生雾霾的原因主要有：大气雾霾对人体健康、气候变化和生态环境的影响非常严重。雾霾产生的原因有燃煤、汽车尾气、工业污染等。目前有关部门开始对PM2.5进行环境监测，大部分地区都严重超标，致使人类呼吸道和心血管系统收到严重的影响，导致人类心肺疾病发病率和死亡率持续提高。还有一个重要的原因就是家庭家具甲醛等有害气体超标，所以研究室内环境智力有很大的意义。现在改善室内环境主要有三中方法：开窗通风、源头控制、室内空气净化。由于外部环境污染严重，所以开窗通风、源头控制这两种方法效果不是很好，只有室内空气净化是最快捷最有效的解决办法。当前备受人们关注的是有效的室内空气净化，并成为环保科技中一项重要的研究课题。由于西方发达国家工业化进程比较早，所以空气净化也比我们要领先，智能化程度也比较高，国外通过分电源控制模块电路，传感器数据采集和液晶显示模块电路和紫外灯控制模块电路，达到除菌杀毒的目的。由于近几年我国电子工业的发展，在参考国外先进技术设计的基础上增加了很多的控制模块，如负离子发生器模块、风扇控制模块、蜂鸣器报警模块等。本设计主要利用单片机的强大控制功能，有效的控制无刷电机，使其实现低能耗、无级变速、噪音低等。并且可以通过WiFi模块与手机APP一键配置，实现智能家居控制和远程控制。1空气净化器控制系统的硬件设计21.1控制系统硬件总体功能设计本设计的目的是开发一种智能便利的室内空气净化器控制系统，既可以对室内空气质量事实检测，又具有自动待机、童锁、多档位工作模式等功能。1.2控制系统硬件总体设计方案本设计的控制核心就是单片机。本文采用的单片机是意法半导体公司推出的STM8S系列MCU，它是一款典型的8位单片机。根据空气进化器总体功能的控制需求,本文设计的智能控制系统硬件将由MCU、按键、交流电机、LED信号灯、PM2.5传感器、蜂鸣器和WiFi等设备组成。系统硬件设计方案图如图1所示。图1控制系统硬件设计方案图1.3电机控制模块设计本文采用的是性价比较高的多档位交流电机，它是净化器的重要组成部分，单片机控制电机从而带动风扇，使室内空气循环流通，达到净化的目的。交流电机内部有高中低三个抽头，单片机通过对三个抽头的控制，来实现净化器高中低三挡转换。1.4WiFi控制模块设计本设计使用的WiFi模块是第三代嵌入式UART-WiFi模块TLN13UA06，它是由红心物联科技推出的，它可以通过串口来实现手机和单片机的链接。1.5PM2.5模块设计本设计所用的PM2.5模块是夏普公司生产的型号为GP2Y1010AU0F的光电特性的灰尘传感器。GP2Y1010AU0F传感器的优点是灵敏度高、工作稳定，它可以动态的监控室内灰尘数量，实时的反应给单片机，以便单片机做出响应。GP2Y1010AU0F传感器主要是利用进入3光感区域的颗粒，使其通过反光影响输出电压，根据电压的高低反应空气中的颗粒量，它可以高灵敏度的检测出空气中的粉尘、烟雾颗粒等。2空气净化器控制系统软件设计本节内容主要完成智能空气净化器软件部分设计，该控制系统的软件程序主要包括系统的初始化、PM2.5控制、WiFi控制等，主要的实现方法有中断、查询、A/D转换等功能。为了实现控制的目的，各个子程序都是在主程序控制下完成工作的，其控制系统流程图如图2所示：图2控制系统流程图3控制系统联调与测试通过测试，软件和硬件能很好的匹配，能够实现空气净化器的所有控制功能。4结语由于工业的发展导致了环境的污染，“室内净化器是个必不可缺的环保健康产品”这个观念已经被越来越多的老百姓所接受，不同控制系统的产品也陆续出现在市场上。本设计采用的控制系统是基于STM8S单片机开发的智能空气净化器，在以往的基础上增加了空气质量检测、儿童模式、远程操控等智能功能。通过软件控制，来完成整个控制过程。经过试验验证效果良好，一旦投放市场，将会拥有广阔的市场前景。参考文献4[1]顾为东.中国雾霾特殊形成机理研究[J].宏观经济研究,2014(06)：:3-7.[2]林艳波.模块化家用空气净化器设计研究[D].大连理工大学，2014.[3]郭新彪，魏红英.大气PM2.5对健康影响的研究进展[J].科学通报,2013.[4]李睦.我国室内空气净化及新风换气产品性能评价标准研究[D].清华大学，2014.[5]杨乾.基于AVR的多功能室内空气净化器设计[D].合肥工业大学，2015.[6]杨乾，董玉德，陈光超.基于ATmega128的多功能空气净化器控制系统设计[J]西安工程大学学报,2015.