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摘 要：该项目可以用于新装修房屋的空气成份检测，也可用于厨房油烟检测、卫生间的异味气体检测。通过各个气体检测器检测这些有毒有害气体成份之后，使用Zigbee模块传输数据，汇总到主控制器中，分析结果，控制相应的风机工作状态，保证室内空气质量。
关键词：STM32；有害气体检测；换气装置
本项目研究如何采集空气成分中有害气体的浓度，经过处理后根据该浓度以不同程度调节室内换气装置净化空气，从而减少或避免有害气体对人体的伤害，实现室内空气质量检测和有效控制，体现国家大力提倡的节能环保理念。该系统能在建筑物各种窗户始终关闭的情况下，通过信息化处理手段，使室内空气始终保持洁净，给人们提供健康和舒适的工作环境。
本项目所使用的主控芯片STM32是由意法半导体 （STMicroelectronics）集团开发的一款高性能芯片，自带有ADC模块和多个串口，还具有多个I2C通讯口，可以处理并分析气体检测模块发来的信息。
一、室内自动换气装置原理
本项目系统分为五个模块，其中四个为检测模块另外一个为显示终端，每个检测检测模块使用不同的传感器分别检测室内空气中的VOC、CO、CO2以及氨气等有害气体的浓度，每个检测模块可以根据所采集的气体浓度，去控制风机以达到调节空气质量的目的。每个模块与风机的控制关系为一对一的关系。每个检测模块将所采集的气体浓度信息通过通讯模块（Zigbee模块）发送至显示终端，显示终端显示出即时的气体浓度信息。每个模块中的CPU拟采用STM32F103CBT6，利用该芯片所带的PWM控制功能去控制风机的转速。
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二、室内自动换气装置的设计
1.气体检测传感器。VOC传感器采用TP-4传感器，该传感器对许多微量的还原气体（或微毒性气体分子）非常灵敏。能够检测二手烟、木材纸张燃烧烟雾、酒精气体（酒精）、化妆品挥发分子，氨气、硫化氢、氢气、一氧化碳、丙烷、甘烷、苯乙烯、丙二醇、酚、丙酮、天那水、洗板水、杀虫剂、涂改液、甲苯、甲醛等气体。CO采用MQ-7气体传感器，该传感器对一氧化碳的灵敏度高，是一款较低成本的传感器。CO2传感器采用MG811传感器，该传感器对CO2有良好的灵敏度和选择性并且受温湿度的变化影响较小，具有良好的稳定性和再现性。氨气传感器采用MQ-137传感器，该传感器可以进行定性的测量，成本相比电化学传感器成本要低。
2.传感器的AD采样。所有传感器的输出均为模拟量，STM32
F103C8T6可将该模拟直接进行AD转换。所有的采集模块均采用STM32F103C8T6作为CPU，并且所有的无线通讯模块均采用ZICM2410通讯模块。
3.输出模拟风机。利用12V风扇（FOXCONN 9025）来模拟风机，利用CPU输出PWM模型来控制风机的转速，达到抽风排气的功能。
4.显示终端。所有的采集模块将信息都发送至显示终端，显示终端将所有的信息显示在液晶屏上，液晶屏拟采用迪文显示屏DMT48270M043_02W。迪文触屏可使用串口通讯和STM32相连接并可以有一定的控制作用。
5.中央处理器STM32。由于大部分传感器模块输出都为电压信号或者经过调理电路之后的输出也为电压信号，故可以直接用芯片内置的ADC模块来完成信号的采集工作。利用芯片的UART，与无线通讯模块连接，将采集的数据进行汇总。STM32F103xB增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32为的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。该型号的器件包含3个通用16位定时器以及3个USART接口，内置2个16通道12位ADC模块。利用该芯片的PWM输出来控制装置的风机，进行调速。由于该芯片自带PWM输出功能，并且还可以使用DMA的方式，保证了PWM输出操作不占用CPU的资源。迪文显示屏采用UART进行通讯，由于STM32F103C8T6具有3个UART，该芯片可以在接收无线通讯模块的数据的同时控制液晶屏的显示。利用芯片内在的看门狗监控程序的运行状态，保证了程序的可靠性。STM32F103C8T6的运行速度为72MHz，完全可以完成该装置的数据采集和风机控制功能。
三、硬件的调试
1.传感器调试。TP-4传感器、MQ-7气体传感器、MG811传感器及MQ-137传感器的输出量均为模拟量，经过测试后，由于传感器的输出电压高于CPU的电压，所以决定将其输出经过集成运放处理过后再作为模拟量输入CPU再进行处理。
2.电源调试。由于传感器提供的是模拟量，在设计电路的时候要注意数模隔离，5V电源端在使用LM1117-3.3稳压后进行数模隔离。集成运放所用的-5V电压由ICL7660产生，不需要另外的电源端。迪文触摸屏的供电是3.3V-5V，3.3V为临界启动电压，为了让触摸屏能够正常启动，保证输出功率，在串口输出端接上拉电阻。
四、软件的调试
信号采集模块采集到的信号由Zigbee传输到STM32中，经过处理后显示到触摸屏上。
五、结束语
现有的室内换气系统功能单一，而且操作繁琐，由于控制不够精准易出现额外损耗，本室内换气系统相对其他室内换气系统具有更加全面，更加节能和自动化换气的创新优点。相对其他市面产品，本项目具有监测有毒气体，自动换气，有机地将空间整体空气系统的、立体化的处理，符合现代化智能房屋系统的理念。
关键词：STM32；有害气体检测；换气装置
本项目研究如何采集空气成分中有害气体的浓度，经过处理后根据该浓度以不同程度调节室内换气装置净化空气，从而减少或避免有害气体对人体的伤害，实现室内空气质量检测和有效控制，体现国家大力提倡的节能环保理念。该系统能在建筑物各种窗户始终关闭的情况下，通过信息化处理手段，使室内空气始终保持洁净，给人们提供健康和舒适的工作环境。
本项目所使用的主控芯片STM32是由意法半导体 （STMicroelectronics）集团开发的一款高性能芯片，自带有ADC模块和多个串口，还具有多个I2C通讯口，可以处理并分析气体检测模块发来的信息。
一、室内自动换气装置原理
本项目系统分为五个模块，其中四个为检测模块另外一个为显示终端，每个检测检测模块使用不同的传感器分别检测室内空气中的VOC、CO、CO2以及氨气等有害气体的浓度，每个检测模块可以根据所采集的气体浓度，去控制风机以达到调节空气质量的目的。每个模块与风机的控制关系为一对一的关系。每个检测模块将所采集的气体浓度信息通过通讯模块（Zigbee模块）发送至显示终端，显示终端显示出即时的气体浓度信息。每个模块中的CPU拟采用STM32F103CBT6，利用该芯片所带的PWM控制功能去控制风机的转速。
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二、室内自动换气装置的设计
1.气体检测传感器。VOC传感器采用TP-4传感器，该传感器对许多微量的还原气体（或微毒性气体分子）非常灵敏。能够检测二手烟、木材纸张燃烧烟雾、酒精气体（酒精）、化妆品挥发分子，氨气、硫化氢、氢气、一氧化碳、丙烷、甘烷、苯乙烯、丙二醇、酚、丙酮、天那水、洗板水、杀虫剂、涂改液、甲苯、甲醛等气体。CO采用MQ-7气体传感器，该传感器对一氧化碳的灵敏度高，是一款较低成本的传感器。CO2传感器采用MG811传感器，该传感器对CO2有良好的灵敏度和选择性并且受温湿度的变化影响较小，具有良好的稳定性和再现性。氨气传感器采用MQ-137传感器，该传感器可以进行定性的测量，成本相比电化学传感器成本要低。
2.传感器的AD采样。所有传感器的输出均为模拟量，STM32
F103C8T6可将该模拟直接进行AD转换。所有的采集模块均采用STM32F103C8T6作为CPU，并且所有的无线通讯模块均采用ZICM2410通讯模块。
3.输出模拟风机。利用12V风扇（FOXCONN 9025）来模拟风机，利用CPU输出PWM模型来控制风机的转速，达到抽风排气的功能。
4.显示终端。所有的采集模块将信息都发送至显示终端，显示终端将所有的信息显示在液晶屏上，液晶屏拟采用迪文显示屏DMT48270M043_02W。迪文触屏可使用串口通讯和STM32相连接并可以有一定的控制作用。
5.中央处理器STM32。由于大部分传感器模块输出都为电压信号或者经过调理电路之后的输出也为电压信号，故可以直接用芯片内置的ADC模块来完成信号的采集工作。利用芯片的UART，与无线通讯模块连接，将采集的数据进行汇总。STM32F103xB增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32为的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。该型号的器件包含3个通用16位定时器以及3个USART接口，内置2个16通道12位ADC模块。利用该芯片的PWM输出来控制装置的风机，进行调速。由于该芯片自带PWM输出功能，并且还可以使用DMA的方式，保证了PWM输出操作不占用CPU的资源。迪文显示屏采用UART进行通讯，由于STM32F103C8T6具有3个UART，该芯片可以在接收无线通讯模块的数据的同时控制液晶屏的显示。利用芯片内在的看门狗监控程序的运行状态，保证了程序的可靠性。STM32F103C8T6的运行速度为72MHz，完全可以完成该装置的数据采集和风机控制功能。
三、硬件的调试
1.传感器调试。TP-4传感器、MQ-7气体传感器、MG811传感器及MQ-137传感器的输出量均为模拟量，经过测试后，由于传感器的输出电压高于CPU的电压，所以决定将其输出经过集成运放处理过后再作为模拟量输入CPU再进行处理。
2.电源调试。由于传感器提供的是模拟量，在设计电路的时候要注意数模隔离，5V电源端在使用LM1117-3.3稳压后进行数模隔离。集成运放所用的-5V电压由ICL7660产生，不需要另外的电源端。迪文触摸屏的供电是3.3V-5V，3.3V为临界启动电压，为了让触摸屏能够正常启动，保证输出功率，在串口输出端接上拉电阻。
四、软件的调试
信号采集模块采集到的信号由Zigbee传输到STM32中，经过处理后显示到触摸屏上。
五、结束语
现有的室内换气系统功能单一，而且操作繁琐，由于控制不够精准易出现额外损耗，本室内换气系统相对其他室内换气系统具有更加全面，更加节能和自动化换气的创新优点。相对其他市面产品，本项目具有监测有毒气体，自动换气，有机地将空间整体空气系统的、立体化的处理，符合现代化智能房屋系统的理念。