【瑞薩RA MCU創(chuàng)意氛圍賽】室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)方案概述

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方案概述

近年來，清潔的室內(nèi)空氣成為諸多重視健康生活人士的新需求。評價室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要指標有2個：

TVOC（揮發(fā)性有機化合物）

TVOC是在室溫或更高溫度下蒸發(fā)的含碳物質(zhì)。短期接觸會導(dǎo)致刺激、頭暈或哮喘惡化；長期接觸則可能會導(dǎo)致肺癌或損害肝臟、腎臟或神經(jīng)系統(tǒng)。

溫濕度

40-60%的相對濕度是人類理想的舒適度范圍。極度干燥的空氣會刺激呼吸道，而過分潮濕的空氣會導(dǎo)致冷凝，進而引發(fā)霉菌滋生，其他影響可能包括頭痛甚至偏頭痛。

改善室內(nèi)空氣質(zhì)量有兩種方式：通風(fēng)和凈化。對于家庭或小型封閉空間而言，如果周圍的室外空氣干凈，理想選擇是打開窗戶或使用智能通風(fēng)系統(tǒng)進行通風(fēng)。室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于配置空氣凈化系統(tǒng)或智能管理通風(fēng)系統(tǒng)，本文基于野火啟明6M5開發(fā)板利用騰訊云物聯(lián)網(wǎng)平臺IoT Explorer和騰訊連連小程序開發(fā)了能夠?qū)崟r監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量的應(yīng)用。

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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用野火啟明6M5開發(fā)板作為控制核心，esp8266無線wifi模塊用于和騰訊物聯(lián)網(wǎng)平臺通信，svm40模塊用于采集室內(nèi)VOC指數(shù)、溫濕度，led和按鍵用于人機交互，用戶可通過微信小程序?qū)崟r查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：

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硬件介紹

3.1SGP30

SGP30是一款單一芯片上具有多個傳感元件的金屬氧化物室內(nèi)氣體傳感器，內(nèi)部集成4個氣體傳感元件，具有完全校準的空氣質(zhì)量輸出信號，主要是對空氣質(zhì)量進行檢測?？梢暂敵觯篢VOC（Total Volatile Organic Compounds，總揮發(fā)性有機物），量程為0~60000ppb；CO2濃度，量程400~60000ppm。

3.2ESP8266

ESP8266 Wi-Fi模塊作為可以進行WiFi傳輸?shù)哪K集成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，帶有16位精簡模式，主頻可達160MHz。同時支持RTOS（Real Time Operating System）集成Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA和IEEE802.11 b/g/n協(xié)議，支持完整的TCP/IP協(xié)議棧，也支持STA（Station），AP（Access Point），ATA+AP三種模式。

3.3野火啟明6M5開發(fā)板

啟明6M5是野火電子基于瑞薩RA系列微控制器設(shè)計的一款開發(fā)板，具體實物如下圖。

啟明6M5開發(fā)板板載的是瑞薩的RA6M5芯片（型號：R7FA6M5BH3CFC），RA6M5基于Cortex-M33內(nèi)核，主頻高達200MHz，具有512KB SRAM、2MB Code Flash和8KB Data Flash。

野火啟明6M5開發(fā)板硬件資源：

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系統(tǒng)亮點

支持騰訊連連小程序查看數(shù)據(jù)(TVOC指數(shù)、二氧化碳)

支持騰訊云IoT Explorer平臺實時查看上報數(shù)據(jù)信息（TVOC指數(shù)、二氧化碳）

支持騰訊連連微信公眾號信息推送（TVOC超標告警）

采用騰訊云可視化編輯器自定義騰訊連連小程序界面

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系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)實現(xiàn)分為2個部分，一是云端產(chǎn)品建立、小程序界面配置，二是MCU端編程。在騰訊物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺IoT Explorer創(chuàng)建產(chǎn)品并按照平臺規(guī)則設(shè)置數(shù)據(jù)點，設(shè)計小程序界面：

設(shè)備端開發(fā)主要完成單片機的外設(shè)初始化、傳感器數(shù)據(jù)讀取、mqtt協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送功能?；?a target="_blank">RT-Thread開發(fā)，只需要添加傳感器驅(qū)動、wifi驅(qū)動、IoT平臺驅(qū)動即可，十分簡單，在底層適配一下板卡即可：

添加了tencent-iot軟件包和傳感器驅(qū)動軟件包：

傳感器數(shù)據(jù)采集線程將數(shù)據(jù)采集后通過消息隊列發(fā)送給mqtt上傳線程原文提供源碼，請點擊文末閱讀原文獲取項目源碼。

程序運行正常的情況下，在云平臺調(diào)試界面就可以看到設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，進入騰訊連小程序連接設(shè)備后也能看到之前設(shè)計的小程序界面。

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總結(jié)

很幸運能夠參加這次比賽，再次感謝瑞薩與野火的活動支持，通過活動學(xué)習(xí)到了瑞薩單片機圖形化非常簡單傻瓜化的開發(fā)方式，野火6M5開發(fā)板資料十分豐富。

審核編輯：劉清