论文总字数：18505字

摘 要

近年来，随着工业进程的不断推进，空气污染日益严重，雾霾频发，温室效应也越来越严重。更为甚者，南京等部分地区竟然出现了罕见的红色雾霾，这些迫在眉睫的环境问题已经严重威胁到人类的健康。因此，空气净化器渐渐变成了人们生活中不可或缺的一部分。然而，市场上已有空气净化器的功能良莠不全，用户体验并不理想。因此，开发新型、多功能的空气净化器对改善日益严重的环境污染，具有重要的环保价值及社会意义。

本课题设计的新型空气净化器通过多种传感器进行空气质量检测，其传感器模块包括QS-01空气质量传感器、GP2Y1010AU0F PM2.5传感器和SHT20温湿度传感器。本次课题设计基于传感器模块和STM32F103单片机为控制核心的微处理器模块进行空气净化器的软件设计，并根据系统的功能需求进行分析，将软件设计进行模块化处理，其中包括传感器数据采集模块、电机驱动模块、时间处理模块、功能按键控制模块及液晶显示模块等。最终通过模块的融合实现空气质量的检测以及净化等功能。

关键词：空气净化器 单片机 模块化 控制系统

Software design of Air-purifier

Abstract

In recent years, with the advancement of industrialization, the air pollution is increasing seriously, fog haze becoming frequent, the greenhouse effect also becoming more and more serious.What is more, Nanjing and other parts of area unexpectedly appeared the rare red haze, the looming environmental issues have been a serious threat to human health. Therefore, air purifier has become the new home appliance purchasing and cognition by people. However, the founction of the existing air purifier on the market is not complete, the experience of user is not ideal. Therefore, it has environmental value and social significance to develop new type , multifunctional air purifier to improve the increasingly serious environmental pollution.

The new type of air purifier designed by this topic tests air quality througha vairety of sensors, the sensor module include QS - 01 air quality sensor, Sensors and GP2Y1010AU0F PM2.5 Sensors and SHT20 temperature and humidity sensor,and using the STM32F103 microcontroller as microprocessor design the software of the air purifier.The design of this topic is based on sensor module and microprocessor STM32F103 as microcontroller module of the control coresoftware for designing air purifier, making the software design modular processing ,including the module of the sensor data acquisition, motor driving module, Time processing module, the key controling module and liquid crystal display (LCD), etc.And through the fusion of the module realize air quality detection and purifying function.

Key Words: Air purifier single-chip microcomputer modularity control system

摘要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2室内空气净化器的发展现状 1

1.2.1发展历程 1

1.2.2技术介绍 2

1.2.3空气净化器优缺点比较 2

1.2.4柜式空气净化器的研发与设计 3

1.3 本文的研究内容 4

第二章 空气净化器的设计方案 5

2.1空气净化器的功能需求 5

2.2 硬件选型 6

2.3 控制系统硬件方框图 9

2.4本章小结 9

第三章 控制系统的软件设计 10

3.1控制系统软件的整体设计 10

3.1.1 控制系统的总体结构 10

3.1.2 控制系统主程序流程图 10

3.2软件控制模块设计 11

3.2.1初始化模块 11

3.2.2温湿度传感器采集模块 15

3.2.3 PM2.5和VOC信号采集 19

3.2.4 按键控制模块 21

3.2.5显示模块 24

3.2.6 时间处理模块 25

3.2.7 电机控制模块 27

3.3 本章小结 28

第四章 调试和展示 29

4.1学习板及传感器接线图 29

4.2运行界面及设置界面图 29

第五章总结与反思 30

参考文献 31

致谢 32

第一章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

如今，空气污染已经成为影响人类健康的最大危害之一。据相关数据调查显示，当今人们普遍待在室外的时间仅是室内的时间的四分之一，因此每天呼吸的空气也基本都是室内空气^[3]。近年来，由于工业化进程的不断发展，室内装修的污染物种类也变得越来越多。因而使得室内空气污染往往比室外污染更为严重，在某些情况下，室内污染程度甚至是室外污染的一百倍以上^[4]。而且，如今的居住房和大部分的办公房都是采用封闭式装修，有些装修材料的污染严重超标。室内空气污染已经严重危及人类的身体健康，尤其是对一些老人，儿童和长时间进行室内作业的人群。另外，我国当今的空气污染比较严重，近年来雾霾频发，甚至少部分地区出现罕见的红色雾霾，进一步加剧了室内空气污染的恶化。因此，为保证我们身体健康以及拥有良好的工作环境，室内空气净化问题成为了当务之急。

1.2室内空气净化器的发展现状

1.2.1发展历程

目前，市场上的空气净化器品种繁多，所用的技术也不同，按照空气净化器所净化的对象来分，可以分为以下三大类：（1）净化室内空气中的可吸入的颗粒物污染，比如PM2.5污染^[5]。（2）净化室内空气中一些微生物污染，比如细菌、病毒和霉菌污染^[5]。（3）净化室内环境中的化学污染物比如室内中的甲醛、苯系物、二氧化硫和二氧化氮等化学污染^[2]。

我国空气净化器的发展过程，大概经历了以下几个阶段：

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