刘洪波　李旭　王立忠　王慧聪　刘聪慧

摘要：利用PID算法結合物联网远程控制技术，实现远程空气质量的自动优化处理。系统由单片机最小系统、网络通信、继电器控制、显示模块、语音报警模块等模块组成。采用物联网技术实现远程控制，减少等待调控时间，基于PID算法进行自动调控，即能精准的控制空气质量。

关键词：PID算法；物联网控制；Android；空气

中图分类号：TP342 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0184-02

目前空气污染比较严重，空气净化设备十分必要。设计了一种可以在Android手机上实时显示监控室内简单空气质量PM2.5浓度、湿度、甲醛、苯等有害气体浓度，并对室内空气质量进行PID自动调控的系统。将传感器采集到的湿度、PM2.5浓度、甲醛浓度、苯浓度发送微处理器后在下位机上进行显示，微处理器能通过Wi-Fi模块发送采集到的信息到Android端的上位机并对采集到的数据进行显示，同时能在上位机设定好的数值，下位机通过PID算法控制能将室内湿度、PM2.5浓度、甲醛浓度、苯浓度稳定在设定的范围。经过微处理器的计算来控制相关设备的开关设备，利用远程调控，随时可打开该系统让其自行进行空气净化，给人舒适的生活环境。

1 下位机硬件设计

系统主要的部分由微处理器、通信模块、继电器控制模块、信息显示模块、温湿度检测模块和PM2.5检测等模块组成。

1.1 单片机最小系统

单片机采用MPC82G516，供电电压为5V。单片机的作用是对检测信号进行处理和输出设备的控制。其最小系统如图1所示。

1.2 PM2.5及有害气体检测电路

ZPH01空污粉尘传感器用其监控室内空气质量中的PM2.5浓度。ZPH01传感器还能检测甲醛、苯的气体浓度，同时，ZPH01传感器还能检测甲醛、苯的气体浓度，还能检测相关的可燃性气体浓度。为整个系统增添了一个可燃气体浓度报警的功能。工作原理图为2所示。

1.3 湿度测量电路

DHT11为数字输出，方便读取，其内置了感湿和感温元件，两个元件读取到相应的数据后，传入内部的单片机，经过内部的单片机数据处理之后，经过数据口以特定的时序传送出来。具体连线图如图3所示。

1.4 ESP8266串口WiFi模块

ESP8266串口WiFi模块支持无线组网模式。选择将其置于SoftAP+station共存模式，使得空气处理系统与下位机之间不需要直接相连即可进行通信，极大程度上的解决了空间上的问题。

1.5 TFT彩屏原理图

显示模块的主要作用为在下位机上进行各个参数的显示及菜单的显示，同时，在启动时，显示设备上会显示菜单信息，使用者可通过观看菜单上显示的各种调试信息对系统进行基本的设置和调控，进入控制模式时，显示屏幕上会显示各项参数的基本信息及操作者。

2 驱动电路

电路图如图4所示，单片机为处理中心，通过I/O口与各个模块进行连接，同时外部净化设备通过继电器与单片机连接方便控制。

3 下位机软件设计

主程序方面，当系统初始化完成之后便进入待机状态，等待外部信号的传入，当有按键按下或者通过远程通信对其进行控制时，系统通过预设好的指令，做出相应的选择。具体流程图如图5所示。

此外，系统还有TFT彩屏子程序、通信子程序、DHT11传感器子程序等。

参考文献

[1]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京：电子工业出版社.2015.

[2]林志琦.《基于Proteus的单片机可视化软硬化仿真》[M].北京航空航天大学出版社.2014.

[3]Min SangLyul. Software Technologies for Embedded and UbiquitousSystems[M].IFIP International Federation for Information Processing. 2011.22-31.