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摘 要

小型空气净化器控制系统是空气净化器使用的一个独立系统。控制系统针对室内空气污染，当室内PM2.5值溢出设定的安全值时，发出光色报警、并且控制空气净化模块工作来净化空气。本文根据产品的设计要求，开发出了适用于空气净化器的控制系统。

本文首先介绍了当前小型空气净化器在国内外的发展现状以及未来的发展趋势。其次简述设计的总体方案设计，包括硬件和软件两部分。最后完成了系统的控制软件设计。本课题中选用芯片STM32F107完成了I/O接口初始化程序模块和定时器设置模块；利用CUBE配置UART模块来完成通讯模块；根据SSD1289液晶显示屏的控制要求，设计了液晶显示程序。此外，还完成了报警控制程序；监测温湿度、PM2.5、有机气体的传感器数据采集程序以及空气净化程序设计。实验结果显示，设计的小型空气净化器控制系统能够有效工作，一定程度降低指定区域的PM2.5值，而且采集的数据完整、准确。

关键词：小型空气净化器 STM32单片机 传感器 液晶显示

Software design of small air purifier control system

Abstract

A small air purifier control system is an independent system used by air purifiers. Control system for indoor air pollution, is a system when the indoor PM2.5 value overflow it can set safety value, send out light color alarm, and control air purification module work to purify the air. According to the design requirements of the product, a control system suitable for air purifier has been developed.

This paper first introduces the current development of small air purifier at home and abroad, as well as the future trends. Secondly, it briefly describes the overall design of the design, including hardware and software two parts. Finally, the control software design of the system is completed. In this topic, the chip STM32F107 is used to complete the I/O interface initialization program module and timer setting module; UART module is configured with CUBE to complete the communication module. According to the control requirements of SSD1289 LCD, the LCD program is designed. In addition, the alarm control program has been completed, monitoring the temperature and humidity, PM2.5, organic gas sensor data acquisition program and air purification program design. Experimental results show that the design of small air purifier control system can work effectively, to a certain extent, reduce the PM2.5 value of the designated area, and the data collected are complete and accurate.

Keywords: Small air purifier; STM32 single chip; Sensor ; LCD

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 空气净化器的发展现状 1

1.3 课题研究任务 2

第二章 系统的总体方案设计 3

2.1 总体设计 3

2.2 硬件设计方案 3

2.3 软件设计方案 4

第三章 小型空气净化器硬件设计 6

3.1控制系统的硬件选型 6

3.1.1 主芯片STM32F107 6

3.1.2 电源模块 6

3.1.3 电机模块 7

3.1.4 报警模块 7

3.1.5 PMS3003传感器模块 8

3.1.6 DHT11温湿度传感器模块 8

3.1.7 VOC传感器模块 9

3.1.8 液晶显示模块 10

3.1.9 串口通讯模块 11

第四章 净化器控制系统的软件设计 12

4.1 系统开发工具 12

4.1.1单片机C语言软件开发系统Keil 12

4.1.2软件开发环境STM32Cube 12

4.1.3串口调试软件 12

4.2 控制系统初始化模块 13

4.3 液晶显示模块 13

4.4 控制系统数据采集模块 15

4.4.1 UART串口通讯程序 15

4.4.2 PMS3003程序 17

4.4.3 DHT11温湿度传感器程序 20

4.4.4 VOC程序 23

4.5 空气净化模块 26

4.6 本章小结 30

第五章 系统调试 31

第六章 结论与展望 32

6.1 结论 32

6.2 展望 32

参考文献 33

致谢 34

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

近些年伴随着现代科技的发展和工业化的进步，对环境造成污染的问题变得日益严重。因此一项新的污染参数——“PM2.5”渐渐引起人们的重视，PM2.5就是在环境空气中粒径小于等于 2.5 pm 的颗粒物^[1]。这种颗粒物有着小的体积，可以长时间逗留在各种环境里，并且随着气流的流动能够转移到其他的地点，如果附带了其他的物质，进入人的身体会造成更严重的健康伤害，因而这种小颗粒往往被人们所忽视，它在大气中能够停留较长时间、能传送到较远距离，所以对空气质量造成了很大的影响。同时PM2.5同样存在于我们日常生活的居室里，其对人体健康造成极大的危害。因此必须寻找一种可靠的方法，用技术检测某指定空间里 PM2.5 的浓度，当其浓度超过预定值时及时报警并反馈给用户，并且能够控制空气净化模块以有效降低所在区域的 PM2.5 的浓度，从而避免PM2.5 浓度过高对人体造成危害^[2]。

1.2 空气净化器的发展现状

当今人们越来越注重居室的空气质量，加上科学的进步，空气净化技术得以不断发展与提高，原理不同的空气净化器效果差别很大^[2]。通过调查，当前在售的主流空气净化器有如下几种工作原理：机械过滤、机械吸附式、静电反应、负离子反应、紫外光照射等^[4]。

机械过滤式净化器，通过固态物质吸收空气中的颗粒物，如活性炭吸附，但是不适合反复使用，因为活性炭清洁比较繁琐，并且吸附过多的物质容易滋生细菌，随着时间推移效果大打折扣。

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