多功能室內環境監測系統方案分析

一、項目概述
　　1.1 引言
　　本設計先由溫度傳感器、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量傳感器組成的傳感器系統分別采集溫度、濕度、甲醛濃度、一氧化碳濃度以及電磁輻射強度等室內環境數據。MCU讀取相應的環境參數并顯示，并且將部分數據存儲到數據存儲系統中以方便用戶查看。當室內環境的某一個參數超出要求時，MCU會控制相應的外圍設備進行相應的操作，比如，當甲醛或一氧化碳濃度過高時，MCU會控制語音系統進行報警，并且打開通風系統改善環境；當室內環境濕度過低時，MCU會控制加濕器進行加濕，提高室內濕度。本設計還配有日歷、時間和鬧鈴等附加功能，使其更具實用性。
　　本設計采用觸摸屏進行顯示和控制，編程實現觸摸屏上的軟件界面，界面人性化，用戶可通過該界面查看各種信息，比如溫度、濕度、電磁輻射強度、歷史記錄……還可以設置時間、鬧鈴加濕器、通風扇等外圍設備，操作方便快捷。
　　1.2 項目背景/選題動機
　　現代社會人們的生活環境越來越復雜，人們對環境的要求也越來越高，而室內環境的好壞直接影響著人們的生活的舒適性。市面上的環境監測裝置功能單一，一般只能監測某一種環境因素，不能很好的滿足人們的需要。為此設計出多功能室內環境監測系統，同時檢測多路信息，并提供相應的改善措施，力求最大限度的改善室內的環境，使人們的生活更加美好。
　　二、需求分析
　　2.1 功能要求
　　能夠同時檢測室內溫度，濕度，甲醛濃度，一氧化碳濃度以及空氣質量等參數，能夠根據環境參數控制加濕器、通風扇等外圍設備的工作，并且可以根據環境參數由語音系統提供實時的報警提示或者建議，具有數據保存的功能。采用觸摸屏顯示，有時間、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定美觀，反應速度快，可操作性強；環境參數測量準確；室內環境改善措施適當。
　　三、方案設計
　　3.1 系統功能實現原理
　　
　　ATXMEGA128A1-A讀取溫度傳感器系統以及時鐘系統的數據分別送到觸摸屏上進行顯示和數據存儲系統進行存儲。ATXMEGA128A1-A根據采集到的數據對室內環境進行相應的判斷，然后根據內設的規則控制語音設備、加濕器、通風設備和狀態指示燈的工作。ATXMEGA128A1-A實時監測觸摸屏的輸入情況，當有用戶對其進行操作時，處理器根據用戶的輸入信息進行相應的用戶的設置。
　　3.2 硬件平臺選用及資源配置
　　選用AVR XMEGA-A1 Xplained開發板，是一個基于ATXMEGA128A1-A 單片機控制器的評估套件和開發系統。
　　3.3系統軟件架構
　　
　　3.4 系統軟件流程
　　
　　程序運行流程圖
　　程序開始后，先初始化，對寄存器進行設置。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，并執行相應功能的函數對其運算，同時對數據進行判斷，若為異常數據則進入異常診斷，顯示異常信息，發出警告并進行相應調節措施。同時檢測觸摸屏上是否有輸入信息，若有信息，則根據相應的信息控制其他的設備進行相應的設置。
　　3.5 系統預計實現結果
　　通過傳感器來來測量溫度、濕度、有害氣體含量等，并顯示、存儲，當判斷出有一項或過多項指標不正常時，通過觸摸屏顯示，并通過ATxmega128 對其他器件進行控制進而調節不正常環境因素。觸摸屏作為人機界面并可實現USB口和串口和存儲設備并計算機通訊。
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