吳友蘭，蔡志芳，胡冬琴

（北京電子科技職業(yè)學院，北京，100176）

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)設(shè)計分為以下幾個部分：主控模塊、待測模塊、顯示模塊、控制模塊、遠程交互模塊。

圖1 系統(tǒng)框架圖

（1）主控模塊我們采用樹莓派；（2）待測模塊采用的串口通信的攀藤PM2.5傳感器；（3）控制模塊采用的控制開關(guān)，該開關(guān)控制新風系統(tǒng)；（4）顯示模塊采用四位數(shù)碼管顯示所測得PM2.5值；（5）遠程交互模塊采用手機登錄到Y(jié)eelink云平臺。

2 環(huán)境搭建

主控器我們采用的是樹莓派，操作系統(tǒng)采用 Linux 系統(tǒng)。樹莓派預搭載的編程開發(fā)環(huán)境是 Python 語言，Python是一種面向?qū)ο?、直譯式計算機編程語言，能夠輕松完成很多常見的任務(wù)。

系統(tǒng)安裝過程如下：一個帶讀卡器的PC；從官方下載頁下載Debian映像文件；用專門的工具將映像文件寫入到SD卡；配置。

確保連接網(wǎng)絡(luò)，打開終端（terminal）

（1）系 統(tǒng) 更 新 ：輸 入“sudo apt-get update” ，“sudo apt-get upgrade” 回車執(zhí)行

（2）配置串口：輸入“sudo nano /boot/cmdline.txt”回車執(zhí)行，進入文件后刪除”console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200”這部分，按 Ctrl+x，選擇保存后按回車退出。再輸入“sudo raspi-config”(打開串口)，Advanced Options＞＞Serial＞＞Yes＞＞Finish，輸入“sudo aptget install python-serial”，回車執(zhí)行，重啟樹莓派。

3 硬件電路設(shè)計

設(shè)計中我們采用的樹莓派的擴展板對樹莓派的外圍電路進行擴展，擴展板上已經(jīng)設(shè)計引出串口的引腳，我們只需要把攀藤PM2.5傳感器的TXD接在擴展板的RXD,傳感器的VCC和GND分別接到樹莓派的5V和GND引腳上即可實現(xiàn)硬件的設(shè)計和開發(fā)。

4 軟件電路設(shè)計

4.1 樹莓派串口獲取數(shù)據(jù)程序

攀藤PM2.5傳感器通電后不停的通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，要利用主控端的樹莓派獲得攀藤PM2.5傳感器上發(fā)出的數(shù)據(jù)，首先我們必須搞明白樹莓派是怎么通過串口和外部設(shè)備進行通信的，然后編寫程序?qū)崿F(xiàn)樹莓派通過串口接收到PM2.5傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)流程序。

def read_serial_raw()∶

Uart=ser.read(1)

if Rec_Uart==0∶

if Uart==’B’∶

Rec_Uart=1

elif Rec_Uart==1∶

if Uart==’M’∶

Rec_Uart=2

count=0

else∶

Rec_Uart=0

elif Rec_Uart==2∶

data.insert(count,Uart)count=count+1

if count＞=9∶

pmdata=data

print(pmdata)

Rec_Uart=0

rec_ok_flag=1

count=0

data=[]

ser.flushInput()

time.sleep(0.001)

return pmdata

這個數(shù)據(jù)流格式如下：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

xx xx xx xx| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |xx xx xx xx xx xx xx xx

42 4d 00 14 11 11 22 22 33 33 44 44 55 55 66 66 00 00 00 00 aa aa bb bb

buff=[01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22]

我們對所接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理，截取出PM2.5值顯示并上傳到云端。

4.2 遠程交互

此次設(shè)計中我們就利用互聯(lián)網(wǎng)云平臺yeelink 將采集的PM2.5數(shù)據(jù)進行收集并顯示出來， Yeelink是一個開源的硬件數(shù)據(jù)平臺，我們把它定義為一個物聯(lián)網(wǎng)云平臺，因為它給我們提供了API接口，我們可以把數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺保存起來，也可以隨時隨地查看。

5 總結(jié)

本文介紹了基于樹莓派為核心控制器的PM2.5檢測設(shè)計的工作原理，系統(tǒng)采用了樹莓派為核心微處理器,通過攀藤PM2.5傳感器采集PM2.5的值實現(xiàn)對PM2.5,甲醛檢測,并進行存儲和遠程顯示。我們在此基礎(chǔ)上，還可以擴展其他傳感器來實現(xiàn)遠程環(huán)境的監(jiān)測，打造一個模擬的智能家居系統(tǒng)。