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标准版
1、简单易用，可快速上手
2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模
3、支持简单的电路仿真
4、面向学生、老师、创客
专业版
1、全新的交互和界面
2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模，支持面板和外壳设计
3、更严谨的设计约束，更规范的流程
4、面向企业、更专业的用户
标准版 基于ESP8266的家用空气质量监测仪
简介：本设计是一种基于ESP8266的低功耗、实时性、高稳定性、多功能和便捷式的家用空气质量监测仪的设计方案。旨在针对甲醛、粉尘、温湿度这几种对人体影响最大的因素进行室内数据采集、数据数据分析以及数据展现。
开源协议: CC-BY-NC-SA 3.0
描述
## **1.前言**
近年来，我国国内与空气污染相关的话题层出不穷，有关空气质量问题的新闻频频刷屏登榜。我有一次观看了由央视记者柴静主持调查的《穹顶之下》节目中了解到，我国空气污染已然非常严重，甚至早已危害到居民的生命健康，各式各样的报道一直在层出不穷。感概一番，回过头来，当我开始审视自己周围的环境，发现在上午的6-7点和下午的4-5点这两个时间段，当我往窗外眺望，我能够明显感觉到视野可及之处都变得一片灰蒙蒙的；打开窗户沐浴微风，明明应该清凉甘爽的清风，吹到脸上却会让我落泪咳嗽，隐隐约约还有些反胃。很明显，环境空气有什么不对劲。后来，我通过查阅相关资料了解到，这种可视距离缩短、让人呼吸道受刺激的情况是由于人们上下班高峰时期大量使用机动车，机动车燃烧汽油、柴油排放了大量尾气、废气，车辆行驶过路面所扬起的尘土，这些细小的漂浮在空气中的颗粒物被统称为PM2.5。现在，每天的天气预报里都会有一个PM2.5指标，当空气中PM2.5指数偏高，就意味着外界的空气质量非常糟糕，空气中充斥着大量可吸入颗粒物。可吸入颗粒物，顾名思义，它是一类会被吸入呼吸道的颗粒物，当环境中漂浮着大量可吸入颗粒物，如果不紧闭门窗，即便是身处室内也会被迫吸入大量的不可感知的PM2.5，轻则咳嗽，重则导致各种疾病甚至肺癌。空气污染不止可吸入颗粒物，大家都有一个温馨的小家，每个幸福的家庭都离不开精心的装修，而在装修过程中用到的建筑材料和油漆中有一种特殊的致癌物：甲醛。大家都知道，在家里装修、墙壁粉刷后，需要过一段时间，等甲醛挥发得差不多没有了才能入住，但这个等待的时间是没有固定期限的，只能通过个人经验和气味刺激性强度来判断。但即便味道散去，空气仿佛已经没有了异样的气味，我们还是不能保证甲醛残留的浓度是否达到相对安全的国家标准0.08毫克/立方米以下，贸然入住很快就会出现流泪嗜睡，甚至生病住院的情况。还有一些常见的咳嗽、感冒、流鼻涕，这些大多由气温的骤变导致的疾病，防不胜防，我们一般只能通过手机来查看当地当时室外大概的温度和湿度；而在室内，除了在固定地方放一个并不方便的温湿度计供偶尔查看，并没有别的更好的措施和效果，起不到气温预警的作用。因此我在学习之余，使用DHT11模块和ESP8266芯片设计制作完成了一个可以随时随地检测环境温湿度的物联网终端设备。而这次的毕设选题让我认识到，我之前的温湿度检测设备的设计思路比较单一，方案缺乏整体性，还有着较大的改进和优化空间，可以更具实用性。同时，我发现市面上大量的空气质量检测设备也只是局限于某一功能，不是只监控PM2.5，就是只分析甲醛。为什么不将这些功能进行整合？这大大开拓了我对于设计的思路。然而单单整合还不够，我还认识到现代化设备需要进一步刷新思维，紧跟信息化时代，所以最终我决定设计实现一个具有物联网功能的家用空气质量检测仪。
2. ## **研究意义**
经济水平的发展和生活水平的提高使得人们对空气环境以及自身的身体健康也日益重视。但由于现代化城市建设的大量施工，空气的质量越发糟糕，粉尘浓度严重影响人类的呼吸系统，再加上人们对室内装修的需求，甲醛和粉尘浓度的危害以及温湿度的影响使得半封闭的室内空气质量状况更令人担忧。在空气质量检测方面，国内外已经研究开发出了多种室内空气质量检测仪。通过全方面的对比发现，国外产品的功能相对比较完备，测量精度高，系统交互界面相对人性化，但是价格昂贵；国内的产品在价格上有明显的优势，但是与国外的产品相比在功能的完备度、检测精度以及用户体验等方面还有一定的差距，无法普及到大部分的居民家庭。
基于以上背景，本课题设计实现了一种高性价的家用空气质量监测仪，让居家用户全方位的了解到所处环境的空气质量状况，有效避免了不必要的担心，可以提前应对与准备相应的预防措施。本设计的主控使用的是ESP8266，能够准确有效的通过传感器采集室内空气中甲醛浓度、粉尘浓度和温湿度的物理量参数，上传到主控芯片进行数据处理，主控芯片再通过屏幕显示实时信息，从而为广大家庭用户提供一个性价比较高的选择，实时快速准确地检测室内空气质量状况，在一定程度上具有实际意义。
3. ## **研究思路** 通过分析影响室内空气质量状况的因素，针对甲醛、粉尘、温度和湿度这四种对人体影响最大的因素，研究设计一种主控基于ESP8266的便捷式检测仪，其能够准确有效地测量室内空气中的甲醛浓度、粉尘浓度和温湿度。该家用空气检测仪系统的实现分为处理层和应用层。如下图1-1所示，处理层主要包括ESP8266主控板、DHT11温湿度传感器模块、PM2.5粉尘传感器模块、GY-SGP30气体传感器模块、OLED显示模块、有源蜂鸣器报警模块和电源模块组成；应用层包括ESP8266建立的服务器和用户端界面。设备初始化后，由三个传感器模块将检测的环境数据进行处理传递到主控板；经过主控分析处理后判断检测的数据是否符合《室内空气质量标准》（GB18883—2002）中的国家标准值，当数值超标时通过有源蜂鸣报警器对用户进行提示，同时将数据友好化处理后显示在OLED显示屏上；电源模块负责整个系统的供电；服务器将处理好的数据发送到web用户端界面显示。该检测仪器具有实用性强、测量速度快、操作简单和用户交互界面友好等特点，相比其他的专业设备，本检测仪器更适合广大群众使用，从而为广大家庭用户实时快速准确检测室内空气质量状况，提供了简单可靠性与专业性折中的的选择。
3. ## **研究思路** 通过分析影响室内空气质量状况的因素，针对甲醛、粉尘、温度和湿度这四种对人体影响最大的因素，研究设计一种主控基于ESP8266的便捷式检测仪，其能够准确有效地测量室内空气中的甲醛浓度、粉尘浓度和温湿度。该家用空气检测仪系统的实现分为处理层和应用层。如下图1-1所示，处理层主要包括ESP8266主控板、DHT11温湿度传感器模块、PM2.5粉尘传感器模块、GY-SGP30气体传感器模块、OLED显示模块、有源蜂鸣器报警模块和电源模块组成；应用层包括ESP8266建立的服务器和用户端界面。设备初始化后，由三个传感器模块将检测的环境数据进行处理传递到主控板；经过主控分析处理后判断检测的数据是否符合《室内空气质量标准》（GB18883—2002）中的国家标准值，当数值超标时通过有源蜂鸣报警器对用户进行提示，同时将数据友好化处理后显示在OLED显示屏上；电源模块负责整个系统的供电；服务器将处理好的数据发送到web用户端界面显示。该检测仪器具有实用性强、测量速度快、操作简单和用户交互界面友好等特点，相比其他的专业设备，本检测仪器更适合广大群众使用，从而为广大家庭用户实时快速准确检测室内空气质量状况，提供了简单可靠性与专业性折中的的选择。
| ID | Name | Designator | Footprint | Quantity | BOM_Supplier Part |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | DHT11 | U6 | HDR-TH_3P-P2.54-V_A2541HWV-3P | 1 | C225500 |
| 2 | 蜂鸣器 | U4 | HDR-TH_3P-P2.54-V_A2541HWV-3P | 1 | C225500 |
| 3 | GP2Y1014AU0F | U3 | HDR-TH_6P-P2.54-V | 1 | C225481 |
| 4 | 100nF | C2 | C0603 | 1 | C435275 |
| 5 | 220uF | C1 | CAP-TH_BD6.3-P2.50-D1.0-FD | 1 | C106732 |
| 6 | OLED-0.96-4P | U2 | OLED-9.6-4P | 1 | undefined |
| 7 | 150 | R1 | R0603 | 1 | C25208 |
| 8 | NodeMCU | U1 | NODEMCU ESP8266-12E (MAKS) | 1 | nodemcu-v2 |
| 9 | SGP30 | U5 | HDR-TH_4P-P2.54-V_A2541HWV-4P | 1 | C225501 |
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