基于瑞薩RA6M4單片機(jī)的智能臭氧消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目由RA6M4單片機(jī)作為主控，搭載藍(lán)牙通訊模塊、人體雷達(dá)傳感器、狀態(tài)指示lamp、繼電器模塊、臭氧發(fā)生器模組而成。該項(xiàng)目通過(guò)手機(jī)控制臭氧產(chǎn)生與關(guān)閉，在檢測(cè)到人體運(yùn)動(dòng)存在能夠停止臭氧的產(chǎn)生，避免繼續(xù)產(chǎn)生臭氧對(duì)人體有傷害，檢測(cè)到環(huán)境VOC濃度過(guò)高時(shí)能夠自動(dòng)控制臭氧產(chǎn)生進(jìn)行除味（目前還未實(shí)現(xiàn)該功能），項(xiàng)目功能演示如下：

一項(xiàng)目背景

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，滅菌過(guò)程屬生物化學(xué)氧化反應(yīng)。臭氧殺菌具有快速、高效、廣譜性、擴(kuò)散性、降解農(nóng)藥殘留、可直接對(duì)食品使用、除臭凈化、保鮮等特點(diǎn)。其中除臭主要利用臭氧作為強(qiáng)氧化劑的氧化原理，臭氧可以與發(fā)出異味的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其氧化分解為無(wú)毒、無(wú)臭的物質(zhì)，從而達(dá)到除臭的效果。能除去的異味有很多，包括主要成分是氨、硫化氫、甲硫醇、二甲硫化、二甲二硫化物等的異味對(duì)細(xì)菌芽胞、病毒、細(xì)菌繁殖體、真菌等致病微生物都有極強(qiáng)的殺滅作用。臭氧消毒滅菌方法與常規(guī)的滅菌方法相比具有以下特點(diǎn)：

效性

臭氧消毒滅菌是以空氣為媒質(zhì)，不需要其他任何輔助材料和添加劑。所體包容性好，滅菌徹底，同進(jìn)還有很強(qiáng)的除霉、腥、臭等異味的功能。

高潔凈性

臭氧快速分解為氧的特征，是臭氧作為消毒滅菌的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。不存在任何殘留物，解決了消毒劑消毒方法產(chǎn)生的二次污染問(wèn)題，同時(shí)省去了消毒結(jié)束后的再次清潔。

方便性

臭氧滅菌器一般安裝在潔凈室或者空氣凈化系統(tǒng)中或滅菌室內(nèi)（如臭氧滅菌柜，傳遞窗等）。根據(jù)調(diào)試驗(yàn)證的滅菌濃度及時(shí)間，設(shè)置滅菌器的按時(shí)間開(kāi)啟及運(yùn)行時(shí)間，操作使用方便。

經(jīng)濟(jì)性

通過(guò)臭氧消毒滅菌在諸多制藥行業(yè)及醫(yī)療衛(wèi)生單位的使用及運(yùn)行比較，臭氧消毒方法與其他方法相比具有很大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。目前，臭氧已廣泛用于水處理、空氣凈化、食品加工、醫(yī)療、醫(yī)藥、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，對(duì)這些行業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。

二項(xiàng)目組成

該項(xiàng)目主要組成包括：硬件電路模塊、軟件環(huán)境編譯與搭建、手機(jī)APP藍(lán)牙通訊，下圖為項(xiàng)目實(shí)物圖：

硬件電路組成

硬件電路組成如下圖所示：包含六部分組成

1RA6M4單片機(jī)MCU

MCU型號(hào)：R7FA6M4AF3CFB

開(kāi)發(fā)板型號(hào)：國(guó)內(nèi)版本CPK-RA6M4

芯片引腳：144pin

主頻：最大200Mhz

Arm Cortex-M33內(nèi)核

1MB代碼閃存

256kB SRAM

2藍(lán)牙通訊模塊

型號(hào)：DX-BT04-E

有效通信距離：75m

藍(lán)牙版本：4.2

傳輸速率：12000Kbps

3人體雷達(dá)傳感器

型號(hào)：HB100

發(fā)射頻率：10.525 GHz

優(yōu)點(diǎn)：非接觸探測(cè)；不受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線(xiàn)等影響，適合惡劣環(huán)境；抗射頻干擾能力強(qiáng)；輸出功率小，對(duì)人體構(gòu)不成危害；探測(cè)距離遠(yuǎn)；支持對(duì)非生命類(lèi)物體的檢測(cè)；微波的方向性很好，速度等于光速；

4狀態(tài)指示lamp

型號(hào)：RC模型警燈

5繼電器模塊

4路繼電器模塊，帶光耦隔離，支持高低電平觸發(fā)

6臭氧發(fā)生器模組

20mg藍(lán)膜帶電源（5v 500mA），其原理利用高壓產(chǎn)生臭氧

軟件搭建

e2 studio是瑞薩電子的一款包含代碼開(kāi)發(fā)、構(gòu)建和調(diào)試的開(kāi)發(fā)工具。e2 studio基于開(kāi)源Eclipse IDE和與之相關(guān)的C/C++開(kāi)發(fā)工具（CDT）。e2 studio托管了瑞薩的FSP靈活配置軟件包，這是一個(gè)用于支持瑞薩MCU開(kāi)發(fā)的固件庫(kù)。通過(guò)使用FSP庫(kù)，我們可以輕松配置和管理瑞薩MCU，從而輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用程序。在建立大項(xiàng)目時(shí)可以將加密代碼分別獨(dú)立編程；該項(xiàng)目配置如下：

1繼電器驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)啟關(guān)閉；

參考案例：《瑞薩RA系列FSP庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南——基于野火啟明開(kāi)發(fā)板》第11章：GPIO輸出——使用FSP庫(kù)點(diǎn)亮LED燈

2人體雷達(dá)傳感器驅(qū)動(dòng)

獲取人體雷達(dá)傳感器感知數(shù)據(jù)；

參考案例：《瑞薩RA系列FSP庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南——基于野火啟明開(kāi)發(fā)板》第12章 GPIO輸入——按鍵輸入檢測(cè)

3指示燈lamp驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)狀態(tài)指示燈lamp亮滅；

參考案例：《瑞薩RA系列FSP庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南——基于野火啟明開(kāi)發(fā)板》第11章：GPIO輸出——使用FSP庫(kù)點(diǎn)亮LED燈

4藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)

與藍(lán)牙模塊進(jìn)行usart通訊；

參考案例《瑞薩RA系列FSP庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南——基于野火啟明開(kāi)發(fā)板》第19章 SCI UART——串口通信 實(shí)驗(yàn)2：UART指令控制RGB燈

芯片引腳配置如下：

APP開(kāi)發(fā)

手機(jī)APP開(kāi)發(fā)使用APP inventor開(kāi)發(fā)，上手快，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。

1UI設(shè)計(jì)界面

2手機(jī)界面

3邏輯代碼

三核心器件及BOM

審核編輯：湯梓紅