多功能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，軟硬件設(shè)計(jì)流程圖

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

本設(shè)計(jì)先由溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器、一氧化碳傳感器、電磁輻射傳感器和空氣質(zhì)量傳感器組成的傳感器系統(tǒng)分別采集溫度、濕度、甲醛濃度、一氧化碳濃度以及電磁輻射強(qiáng)度等室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。MCU讀取相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)并顯示，并且將部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中以方便用戶(hù)查看。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境的某一個(gè)參數(shù)超出要求時(shí)，MCU會(huì)控制相應(yīng)的外圍設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作，比如，當(dāng)甲醛或一氧化碳濃度過(guò)高時(shí)，MCU會(huì)控制語(yǔ)音系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，并且打開(kāi)通風(fēng)系統(tǒng)改善環(huán)境；當(dāng)室內(nèi)環(huán)境濕度過(guò)低時(shí)，MCU會(huì)控制加濕器進(jìn)行加濕，提高室內(nèi)濕度。本設(shè)計(jì)還配有日歷、時(shí)間和鬧鈴等附加功能，使其更具實(shí)用性。

本設(shè)計(jì)采用觸摸屏進(jìn)行顯示和控制，編程實(shí)現(xiàn)觸摸屏上的軟件界面，界面人性化，用戶(hù)可通過(guò)該界面查看各種信息，比如溫度、濕度、電磁輻射強(qiáng)度、歷史記錄……還可以設(shè)置時(shí)間、鬧鈴加濕器、通風(fēng)扇等外圍設(shè)備，操作方便快捷。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

現(xiàn)代社會(huì)人們的生活環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，人們對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，而室內(nèi)環(huán)境的好壞直接影響著人們的生活的舒適性。市面上的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置功能單一，一般只能監(jiān)測(cè)某一種環(huán)境因素，不能很好的滿(mǎn)足人們的需要。為此設(shè)計(jì)出多功能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)檢測(cè)多路信息，并提供相應(yīng)的改善措施，力求最大限度的改善室內(nèi)的環(huán)境，使人們的生活更加美好。

二、需求分析

2.1 功能要求

能夠同時(shí)檢測(cè)室內(nèi)溫度，濕度，甲醛濃度，一氧化碳濃度以及空氣質(zhì)量等參數(shù)，能夠根據(jù)環(huán)境參數(shù)控制加濕器、通風(fēng)扇等外圍設(shè)備的工作，并且可以根據(jù)環(huán)境參數(shù)由語(yǔ)音系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的報(bào)警提示或者建議，具有數(shù)據(jù)保存的功能。采用觸摸屏顯示，有時(shí)間、日歷和鬧鈴等附加功能，配有人性化的軟件界面，方便操作。

2.2 性能要求

觸摸屏上的軟件界面穩(wěn)定美觀，反應(yīng)速度快，可操作性強(qiáng)；環(huán)境參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確；室內(nèi)環(huán)境改善措施適當(dāng)。

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

ATXMEGA128A1-A讀取溫度傳感器系統(tǒng)以及時(shí)鐘系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分別送到觸摸屏上進(jìn)行顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)。ATXMEGA128A1-A根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的判斷，然后根據(jù)內(nèi)設(shè)的規(guī)則控制語(yǔ)音設(shè)備、加濕器、通風(fēng)設(shè)備和狀態(tài)指示燈的工作。ATXMEGA128A1-A實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觸摸屏的輸入情況，當(dāng)有用戶(hù)對(duì)其進(jìn)行操作時(shí)，處理器根據(jù)用戶(hù)的輸入信息進(jìn)行相應(yīng)的用戶(hù)的設(shè)置。

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

選用AVR XMEGA-A1 Xplained開(kāi)發(fā)板，是一個(gè)基于ATXMEGA128A1-A 單片機(jī)控制器的評(píng)估套件和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

程序運(yùn)行流程圖

程序開(kāi)始后，先初始化，對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置。然后依次讀取傳感器上的信息如溫度、濕度、有害氣體含量等，并執(zhí)行相應(yīng)功能的函數(shù)對(duì)其運(yùn)算，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若為異常數(shù)據(jù)則進(jìn)入異常診斷，顯示異常信息，發(fā)出警告并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)措施。同時(shí)檢測(cè)觸摸屏上是否有輸入信息，若有信息，則根據(jù)相應(yīng)的信息控制其他的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

3.5 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

通過(guò)傳感器來(lái)來(lái)測(cè)量溫度、濕度、有害氣體含量等，并顯示、存儲(chǔ)，當(dāng)判斷出有一項(xiàng)或過(guò)多項(xiàng)指標(biāo)不正常時(shí)，通過(guò)觸摸屏顯示，并通過(guò)ATxmega128 對(duì)其他器件進(jìn)行控制進(jìn)而調(diào)節(jié)不正常環(huán)境因素。觸摸屏作為人機(jī)界面并可實(shí)現(xiàn)USB口和串口和存儲(chǔ)設(shè)備并計(jì)算機(jī)通訊。