一种多房间甲醛含量监测报警系统的制作方法

本实用新型涉及物联网设备技术领域，特别涉及一种多房间甲醛含量监测报警系统。

背景技术：

甲醛是一种无色、由特殊刺激气味的气体，其主要危害表现为对皮肤和粘膜的刺激作用。当甲醛在室内达到一定浓度时，人就会有不适感，当大于0.08mg/m3的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等症状。而室内空气中的甲醛主要来源于装修材料和家具，因此新装修的房间甲醛含量较高，这也是众多疾病的主要诱因之一。

目前现有的检测室内甲醛浓度的主要方式是采用甲醛速测仪，人需亲自进入室内进行测量，很不方便，而且有些材料和家具中的甲醛，能够在一定的时间间隔后完全消散的，并不需要进行产品的更好或拆除，因此采用甲醛速测仪势必会让人们对甲醛含量进行误读，进而导致大量装修材料的浪费。

因此，就需要一种在装修过程中，可以长时间监测室内甲醛含量的装置以适应实际需求。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多房间甲醛含量监测报警系统，采用多个子机分别测量对应房间区域的甲醛含量，然后实时将采集到的甲醛含量信息通过无线通信模块传送给主机，主机通过数组数据及时分析各房间的甲醛含量值，进行实时显示和报警监测，并通过无线方式将数据发送给移动终端。

(二)技术方案

一种多房间甲醛含量监测报警系统，包括一个主机和多个子机，所述主机放置在卧室或客厅等住户常活动的位置，所述子机分散安置在其余各个房间；所述主机包括主单片机控制模块、按键模块、主甲醛传感器模块、报警模块、显示模块和主无线通信模块，所述子机包括子单片机控制模块、子甲醛传感器模块和子无线通信模块，所述子机和所述主机之间通过所述子无线通信模块和所述主无线通信模块进行数据通信，所述主机通过所述主无线通信模块与移动终端进行数据通信。

进一步的，所述主单片机控制模块和所述子单片机控制模块具有相同的电路结构，包括单片机芯片、JTAG接口、第一晶振、第二晶振、第一按键、第一电阻和第一～第四电容，其中所述单片机芯片为64pin MSP430F149。

进一步的，所述按键模块包括第二～第五按键和第二～第五电阻。

进一步的，所述主甲醛传感器模块和所述子甲醛传感器模块具有相同的电路结构，包括甲醛传感器、第五电容、第六和第七电阻，其中所述甲醛传感器为AQM201。

进一步的，所述报警模块包括蜂鸣器、三极管和第八电阻。

进一步的，所述显示模块包括液晶显示器和变阻器，其中所述液晶显示器为20pin LCD12864HZ。

进一步的，所述主无线通信模块和所述子无线通信模块具有相同的电路结构，采用8pin NRF24L01。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种多房间甲醛含量监测报警系统，采用多个子机分别测量对应房间区域的甲醛含量，然后实时将采集到的甲醛含量信息通过无线通信模块传送给主机，主机通过数组数据及时分析各房间的甲醛含量值，进行实时显示和报警监测，并通过无线方式将数据发送给移动终端，方便了人们无需进入室内即可实时掌握各房间甲醛含量情况，其电路结构简单，系统功耗低，性能稳定，检测精度高，具有良好的可扩展性，可用于建筑室内甲醛含量监测，也可用于电厂、化工、地下管道等施工环境监测，防止甲醛中毒事故发生。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的系统结构框图。

图2为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的单片机控制模块电路原理图。

图3为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的按键模块电路原理图。

图4为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的甲醛传感器模块电路原理图。

图5为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的报警模块电路原理图。

图6为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的显示模块电路原理图。

图7为本实用新型所涉及的一种多房间甲醛含量监测报警系统的无线通信模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所涉及的实施例做进一步详细说明。

如图1所示，一种多房间甲醛含量监测报警系统，包括一个主机和多个子机，主机放置在卧室或客厅等住户常活动的位置，子机分散安置在其余各个房间；主机包括主单片机控制模块、按键模块、主甲醛传感器模块、报警模块、显示模块和主无线通信模块，子机包括子单片机控制模块、子甲醛传感器模块和子无线通信模块，子机和主机之间通过子无线通信模块和主无线通信模块进行数据通信，主机通过主无线通信模块与移动终端进行数据通信。

主单片机控制模块和子单片机控制模块具有相同的电路结构，如图2所示，包括单片机芯片U1、JTAG接口U2、晶振X1、晶振X2、按键S1、电阻R1和电容C1～C4，其中单片机芯片U1为64pin MSP430F149。MSP430F149单片机U1的最小系统包括时钟电路、复位电路和JTAG调试电路。单片机U1的引脚VeREF+为内部A/D转换参考电压，接3.3V。为了保证参考电压稳定，该引脚及单片机U1的电源引脚DVCC均对地增加了滤波电容C1和C3，以滤掉环境电磁干扰。由于单片机U1为低电平复位，由电阻R1和电容C4组成复位电路，系统上电后电容C4充电，相当于短路，RST脚为低电平，充电完毕后RST脚变为高电平，完成上电自动复位功能。按键S1为系统增加了手动复位功能。JTAG电路为系统程序调试下载接口，连接MSP-FET430UIF仿真器即可实现程序调试下载工作。

如图3所示，按键模块包括按键S2～S5和电阻R2～R5。按键S2为功能键，用于选择采样时间、显示模式、触发报警阈值等功能，按键S3和S4分别为增加和减少键，用于参数调整，按键S5作为备用按键，便于后期功能拓展开发。按键接至单片机U1具有外部中断功能的P1口，可随时进入按键中断服务对相应参数进行设定调整。

主甲醛传感器模块和子甲醛传感器模块具有相同的电路结构，如图4所示，包括甲醛传感器U3、电容C5、电阻R6和R7，其中甲醛传感器U3为AQM201。AQM201输出模拟量，需经A/D转换后得到数字量才可送给单片机处理，而单片机U1内部自带高精度12位A/D转换器，简化了电路结构，因此直接用单片机U1内部A/D转换器将信号转换为数字量后进行处理。由于甲醛传感器U3输出模拟量电压范围为0～5V，而单片机U1的A/D采样满量程电压为3.3V，因此传感器输出的模拟量还需进行电压量程匹配转换。电阻R6和R7组成分压电路，阻值分别为1.7KΩ和3.3KΩ，电阻R7两端的电压作为模拟电压输出，此时输出模拟电压范围为0～3.3V，与单片机U1的A/D转换量程匹配，该输出信号接至单片机U1的A/D转换口P6.0脚。

如图5所示，报警模块包括蜂鸣器B1、三极管Q1和电阻R8。选用蜂鸣器B1作为报警发生装置，PNP三极管Q1作为驱动，考虑到I/O口的驱动能力，单片机U1将以灌电流形式控制蜂鸣器B1发声。控制I/O口由单片机U1的P5.5脚提供，当I/O口为低电平时，蜂鸣器B1发声，为高电平时，蜂鸣器B1停止发声。

如图6所示，显示模块包括液晶显示器U5和变阻器Rp1，其中液晶显示器U5为20pin LCD12864HZ。LCD12864HZ自带汉字字库，可显示汉字、字符及图形，使用方便。液晶显示器U5采用3.3V电压供电，便于与单片机U1的I/O口电平匹配。为简化电路，节约I/O口开支，液晶显示模块U5与单片机U1的接口采用串行接口进行通信，SCLK、SID和CS三引脚分别接至单片机U1的P3.5、P3.6和P3.7三个引脚。

主无线通信模块和子无线通信模块具有相同的电路结构，如图7所示，采用8pin NRF24L01。其中第八脚为中断请求输出端，接至单片机U1的外部中断P1.4口。各子无线通信模块在接收到数据后，先将数据保存在自身存储器中，然后向主单片机发出中断请求，以便主单片机及时读取保存在自身存储器中的数据，防止该数据被新接收的数据覆盖。主机中的主无线通信模块的IRQ脚接至主单片机外部中断接口，以便主机及时响应各子机发来的数据。

各子机将定义各自的地址码，代表各子机所在的对应房间。子机在发送数据的同时连同自身的地址码一并发出，主机接收到数据后，通过地址码来区分各个子机的数据信息，从而得到对应房间区域的甲醛含量浓度。主机采集到信息后在液晶显示屏上显示当前各个区域的甲醛浓度百分比，以及甲醛含量随时间变化的曲线图，便于用户分析甲醛浓度分布及走向。主机通过数组数据及时分析各房间的甲醛含量值，对于甲醛含量长时间未呈减少趋势的房间区域，主机将自动通知子机调整采样时间来进行重点监测。当甲醛含量连续多天一直超过上限值时，主机发出报警声，用以提示用户甲醛超标。

本实用新型提供了一种多房间甲醛含量监测报警系统，采用多个子机分别测量对应房间区域的甲醛含量，然后实时将采集到的甲醛含量信息通过无线通信模块传送给主机，主机通过数组数据及时分析各房间的甲醛含量值，进行实时显示和报警监测，并通过无线方式将数据发送给移动终端，方便了人们无需进入室内即可实时掌握各房间甲醛含量情况，其电路结构简单，系统功耗低，性能稳定，检测精度高，具有良好的可扩展性，可用于建筑室内甲醛含量监测，也可用于电厂、化工、地下管道等施工环境监测，防止甲醛中毒事故发生。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。