【瑞萨RA MCU创意氛围赛】室内空气质量监测系统方案概述

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方案概述

近年来，清洁的室内空气成为诸多重视健康生活人士的新需求。评价室内空气质量的重要指标有2个：

TVOC（挥发性有机化合物）

TVOC是在室温或更高温度下蒸发的含碳物质。短期接触会导致刺激、头晕或哮喘恶化；长期接触则可能会导致肺癌或损害肝脏、肾脏或神经系统。

温湿度

40-60%的相对湿度是人类理想的舒适度范围。极度干燥的空气会刺激呼吸道，而过分潮湿的空气会导致冷凝，进而引发霉菌滋生，其他影响可能包括头痛甚至偏头痛。

改善室内空气质量有两种方式：通风和净化。对于家庭或小型封闭空间而言，如果周围的室外空气干净，理想选择是打开窗户或使用智能通风系统进行通风。室内空气质量的监测数据可用于配置空气净化系统或智能管理通风系统，本文基于野火启明6M5开发板利用腾讯云物联网平台IoT Explorer和腾讯连连小程序开发了能够实时监测室内空气质量的应用。

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系统结构

系统采用野火启明6M5开发板作为控制核心，esp8266无线wifi模块用于和腾讯物联网平台通信，svm40模块用于采集室内VOC指数、温湿度，led和按键用于人机交互，用户可通过微信小程序实时查看监测数据。系统结构如图所示：

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硬件介绍

3.1SGP30

SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物室内气体传感器，内部集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号，主要是对空气质量进行检测。可以输出：TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机物），量程为0~60000ppb；CO2浓度，量程400~60000ppm。

3.2ESP8266

ESP8266 Wi-Fi模块作为可以进行WiFi传输的模块集成了业内领先的Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，带有16位精简模式，主频可达160MHz。同时支持RTOS（Real Time Operating System）集成Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA和IEEE802.11 b/g/n协议，支持完整的TCP/IP协议栈，也支持STA（Station），AP（Access Point），ATA+AP三种模式。

3.3野火启明6M5开发板

启明6M5是野火电子基于瑞萨RA系列微控制器设计的一款开发板，具体实物如下图。

启明6M5开发板板载的是瑞萨的RA6M5芯片（型号：R7FA6M5BH3CFC），RA6M5基于Cortex-M33内核，主频高达200MHz，具有512KB SRAM、2MB Code Flash和8KB Data Flash。

野火启明6M5开发板硬件资源：

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系统亮点

支持腾讯连连小程序查看数据(TVOC指数、二氧化碳)

支持腾讯云IoT Explorer平台实时查看上报数据信息（TVOC指数、二氧化碳）

支持腾讯连连微信公众号信息推送（TVOC超标告警）

采用腾讯云可视化编辑器自定义腾讯连连小程序界面

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系统实现

系统实现分为2个部分，一是云端产品建立、小程序界面配置，二是MCU端编程。在腾讯物联网开发平台IoT Explorer创建产品并按照平台规则设置数据点，设计小程序界面：

设备端开发主要完成单片机的外设初始化、传感器数据读取、mqtt协议数据发送功能。基于RT-Thread开发，只需要添加传感器驱动、wifi驱动、IoT平台驱动即可，十分简单，在底层适配一下板卡即可：

添加了tencent-iot软件包和传感器驱动软件包：

传感器数据采集线程将数据采集后通过消息队列发送给mqtt上传线程原文提供源码，请点击文末阅读原文获取项目源码。

程序运行正常的情况下，在云平台调试界面就可以看到设备发送的数据，进入腾讯连小程序连接设备后也能看到之前设计的小程序界面。

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总结

很幸运能够参加这次比赛，再次感谢瑞萨与野火的活动支持，通过活动学习到了瑞萨单片机图形化非常简单傻瓜化的开发方式，野火6M5开发板资料十分丰富。

审核编辑：刘清