[18]。同時(shí)，串口調(diào)試助手和VisualStudioCode等工具也是不可或缺的，能夠幫助調(diào)試通信數(shù)據(jù)和編寫代碼。綜上所述，選擇合適的編程語(yǔ)言和開發(fā)工具能夠打造出高效穩(wěn)定易維護(hù)的軟件系統(tǒng)，為環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)提供有力支持。3.2.2軟件系統(tǒng)流程圖在構(gòu)建軟件系統(tǒng)時(shí)，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作，包括串口、定時(shí)器和IIC接口的配置，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、功能時(shí)序準(zhǔn)確，傳感器和外設(shè)通信順暢。隨后，逐一完成各傳感器初始化，確保準(zhǔn)確捕捉環(huán)境數(shù)據(jù)；同時(shí)初始化OLED顯示屏為數(shù)據(jù)展示做準(zhǔn)備，以及引腳輸入輸出，確保用戶交互順暢。初始化完成后，系統(tǒng)立即進(jìn)入高效循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，系統(tǒng)先采集電源數(shù)據(jù)以確保穩(wěn)定供電，然后按傳感器通信協(xié)議逐一獲取關(guān)鍵環(huán)境數(shù)據(jù)，包括溫濕度、甲醛濃度、揮發(fā)性有機(jī)化合物含量、NOx氮氧化物指數(shù)及氣壓高度等。系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后，將信息展示在OLED顯示屏上。由于顯示屏尺寸有限，無法同時(shí)展示所有數(shù)據(jù)，因此設(shè)計(jì)了十個(gè)不同的顯示界面，包括綜合、溫濕度、實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)、揮發(fā)性有機(jī)化合物、NOx氮氧化物指數(shù)、平均甲醛濃度數(shù)值、平均溫濕度、平均VOC指數(shù)值、平均氮氧化物指數(shù)及氣壓高度計(jì)界面。用戶可通過按鍵輕松切換界面，查看所需信息。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖3-19所示。圖3-19軟件系統(tǒng)整體流程圖3.2.3軟件系統(tǒng)初始化在軟件系統(tǒng)的啟動(dòng)階段，先將串口1的波特率精確設(shè)定為115200，串口2的波特率則設(shè)置為9600。緊接著，進(jìn)行了IIC接口的初始化工作。在這個(gè)過程中，設(shè)置了超時(shí)時(shí)間和所使用引腳。WIFI初始化階段，連接了可用的WIFI網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行了MQTT服務(wù)器的連接設(shè)置。在對(duì)SHT45和SGP41進(jìn)行初始化時(shí)，進(jìn)行了IIC通道綁定。而對(duì)于BMP280氣壓傳感器，除了進(jìn)行IIC通道綁定外，還設(shè)置了其IIC器件地址、操作模式、臨時(shí)采樣率、壓力采樣率、過濾倍數(shù)和待機(jī)時(shí)間等參數(shù)。多氣體傳感器SGP41-D-R4，在初始化過程中主要進(jìn)行了調(diào)優(yōu)參數(shù)的獲取。在對(duì)OLED顯示屏進(jìn)行初始化時(shí)，將光標(biāo)歸為初始位置，并對(duì)畫面進(jìn)行了清屏操作。在引腳初始化方面，將A0引腳配置為ADC模式，以支持模擬信號(hào)的輸入；16號(hào)引腳和2號(hào)引腳設(shè)置為上拉輸入模式，用于接收按鍵輸入。為了更好地控制系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)奏和功能執(zhí)行時(shí)序，這里采用了兩個(gè)定時(shí)器。其中，周期為1S的定時(shí)器主要用于控制數(shù)據(jù)采集的周期；而周期為1ms的定時(shí)器則專門用于按鍵的檢測(cè)。此外，還讀取了保存在EEPROM中的配置數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包含了系統(tǒng)之前的一些設(shè)置和參數(shù)，通過讀取這些數(shù)據(jù)，能夠快速恢復(fù)系統(tǒng)的配置狀態(tài)。最后，為了讓整個(gè)初始化過程更加穩(wěn)定可靠，還設(shè)置了1200ms的延遲，等待系統(tǒng)初始化完成。整個(gè)初始化過程的流程圖如圖3-20所示。圖3-20軟件系統(tǒng)初始化流程圖3.2.4傳感器數(shù)據(jù)采集算法1、溫濕度數(shù)據(jù)獲取啟動(dòng)SHT45溫濕度傳感器前，需要進(jìn)行初始化操作，確保傳感器能夠進(jìn)入穩(wěn)定且正確的工作狀態(tài)。初始化完成后，向傳感器發(fā)送測(cè)量請(qǐng)求。通知傳感器開始測(cè)量。在此期間，避免發(fā)送額外的命令或嘗試讀取傳感器的數(shù)據(jù)，避免測(cè)量過程造成干擾。當(dāng)測(cè)量工作完成后，通過IIC接口讀取溫度和濕度的原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換和計(jì)算后，轉(zhuǎn)化為本設(shè)計(jì)實(shí)際需要的溫度和濕度值。數(shù)據(jù)處理的過程中，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均，同時(shí)會(huì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的合法性。經(jīng)過上述處理和轉(zhuǎn)換后，會(huì)輸出到顯示器、控制器或其他相關(guān)設(shè)備中。圖3-21展示了SHT45溫濕度傳感器獲取數(shù)據(jù)的整個(gè)流程。圖3-21溫濕度數(shù)據(jù)獲取流程圖2、甲醛濃度數(shù)據(jù)獲取在獲取甲醛濃度數(shù)據(jù)之前，必須進(jìn)行串口初始化設(shè)置，確保準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)。串口波特率設(shè)置為與傳感器WZ-H3-K模塊匹配的9600，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。接收到傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)后，程序會(huì)迅速響應(yīng)并存儲(chǔ)到數(shù)組item中，保證數(shù)據(jù)的完整性和連續(xù)性。當(dāng)接收到9個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，程序進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)正確性。校驗(yàn)通過后，程序解析數(shù)據(jù)并進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換和計(jì)算，提取甲醛濃度值。此外，程序還維護(hù)了甲醛濃度數(shù)據(jù)的總和與平均值，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)變化趨勢(shì)并采取預(yù)防措施以避免數(shù)據(jù)溢出問題。整個(gè)過程如圖3-22所示，通過串口輸出關(guān)鍵信息，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性，為甲醛濃度監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖3-22甲醛數(shù)據(jù)獲取流程圖3、揮發(fā)性有機(jī)化合物和氮氧化合物數(shù)據(jù)獲取在使用SGP41-D-R4多氣體傳感器采集揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）和氮氧化合物（NOx）數(shù)據(jù)之前，首先要進(jìn)行IIC接口的初始化。這確保了傳感器與主控設(shè)備之間的通信暢通無阻，為后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。接著會(huì)設(shè)置傳感器的工作模式和測(cè)量范圍，以更精確地捕捉目標(biāo)氣體的濃度變化，保證傳感器處于最佳測(cè)量狀態(tài)。主程序運(yùn)行時(shí)會(huì)先檢查傳感器是否需要執(zhí)行條件設(shè)置，確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。接著獲取原始信號(hào)，通過特定的氣體指數(shù)算法處理這些信號(hào)，準(zhǔn)確提取VOC和NOx的濃度信息并轉(zhuǎn)換為易理解的指數(shù)值。代碼還會(huì)逐步累加計(jì)算VOC和NOx的累計(jì)值和平均值，有助于了解氣體濃度變化趨勢(shì)，并為數(shù)據(jù)分析提供支持。同時(shí)，為避免數(shù)據(jù)溢出，在累計(jì)值達(dá)到閾值時(shí)會(huì)重置計(jì)數(shù)。整個(gè)數(shù)據(jù)采集和處理過程中，通過串行通信輸出錯(cuò)誤信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理狀態(tài)，為問題解決提供依據(jù)。整個(gè)流程如圖3-23所示，從IIC接口初始化到數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。這為VOC和NOx的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支持，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖3-23多氣體傳感器數(shù)據(jù)獲取流程圖4、大氣壓數(shù)據(jù)獲取在使用BMP280大氣壓傳感器獲取大氣壓力數(shù)據(jù)時(shí)，流程高度精確且技術(shù)性強(qiáng)。程序首先向傳感器發(fā)送指令，調(diào)用其內(nèi)部方法捕獲環(huán)境溫度。傳感器感應(yīng)元件響應(yīng)指令，通過物理過程準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境溫度，并存儲(chǔ)數(shù)值以備后續(xù)使用。接著，傳感器讀取大氣壓力值，同樣需要復(fù)雜機(jī)制確保準(zhǔn)確性。讀取結(jié)果存儲(chǔ)為另一個(gè)變量，供后續(xù)計(jì)算和分析使用。程序利用這些數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的海平面大氣壓力值，通過特定算法計(jì)算當(dāng)前海拔高度，考驗(yàn)測(cè)量精度和數(shù)據(jù)處理能力。此外，為提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實(shí)用性，代碼設(shè)計(jì)了甲醛濃度補(bǔ)償值算法，結(jié)合多個(gè)因素得出更精確和可靠的甲醛濃度值。最后，程序通過串行通信接口將讀取到的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備或控制臺(tái)，方便用戶查看和記錄數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析和應(yīng)用提供支持。整個(gè)流程如圖3-24所示，直觀展示了每步操作和數(shù)據(jù)處理過程。圖3-24大氣壓數(shù)據(jù)獲取流程圖3.3外殼設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)外殼的過程中，首先將PCB板的3D文件導(dǎo)出，緊接著，利用專業(yè)的3D設(shè)計(jì)軟件，將PCB板3D文件導(dǎo)入到軟件中，接著開始著手繪制3D外殼。外殼分為前殼和后殼兩部分。前殼的設(shè)計(jì)注重美觀與實(shí)用性的結(jié)合，要方便用戶操作，如圖3-25所示。后殼則更注重穩(wěn)定性和保護(hù)性，確保PCB板在內(nèi)部得到充分的支撐和保護(hù)，如圖3-26所示。在組裝方面，選用了M3螺絲進(jìn)行固定。通過螺絲將前殼和后殼緊密地結(jié)合在一起，形成了一個(gè)外殼整體。組裝完成后的3D圖如圖3-27所示。圖3-25前殼3D圖圖3-26后殼3D圖圖3-27總裝3D圖4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1硬件實(shí)現(xiàn)在上文所提及的硬件系統(tǒng)架構(gòu)中，詳盡地闡述了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成與運(yùn)作原理。其中，一個(gè)尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)便是系統(tǒng)的PCB板設(shè)計(jì)。正如前文所述，本系統(tǒng)巧妙地分為了四塊PCB板，它們各自扮演著不同的角色，共同支撐起了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在本章中，將從這四塊PCB板的角度出發(fā)，逐一深入剖析它們的功能、特性及其在整個(gè)系統(tǒng)中的重要作用。傳感器蓋板SHT45+SGP41、頂層0.96寸OLED屏幕、中層控制板和底層電源板4.1.1傳感器蓋板SHT45+SGP41在此塊PCB板中，由于傳感器蓋板的兩個(gè)傳感器（SHT45+SGP41）焊盤比較小，錫膏的量不太好控制，所以可以使用尖頭鑷子的尖尖部位將錫膏挑到焊盤上面，并且均勻覆蓋這兩個(gè)傳感器的兩邊焊盤，中間焊盤則不需要太多錫膏，如圖4-1所示。圖4-1傳感器蓋板錫膏用量涂好錫膏之后，將傳感器擺放至對(duì)應(yīng)位置（盡量擺放準(zhǔn)確），如圖4-2所示。圖4-2傳感器擺放位置擺好之后就可以直接拿去放在加熱臺(tái)上面烤了，選用Sn63Pb37的中溫錫膏對(duì)應(yīng)加熱臺(tái)溫度設(shè)置在215度左右。當(dāng)錫膏熔化的時(shí)候，輕輕推一下這兩個(gè)傳感器，會(huì)有自動(dòng)歸位現(xiàn)象，觀察側(cè)面這兩個(gè)傳感器需要與PCB齊平，如果有傾斜，用鑷子從傳感器頂部輕輕向下壓一下，將多余的錫擠壓出來即可，如圖4-3所示。

圖4-3加熱臺(tái)示意圖焊接完成時(shí)如圖4-4所示。圖4-4焊接完成示意圖4.1.2頂層0.96寸OLED屏幕頂層PCB板大多數(shù)是常見元器件，需要注意的是屏幕地址（0x78）設(shè)置電阻選擇R1（R1位置焊接4.7K電阻）如圖4-5所示。其中唯一稍難一點(diǎn)的是屏幕排線，排線焊接要需要注意對(duì)準(zhǔn)焊盤以及注意有沒有連錫。圖4-5頂層PCB焊接流程焊接好常用元件后，可以對(duì)屏幕進(jìn)行焊接。0.96英寸OLED裸屏如圖4-6所示。將屏幕電纜穿過PCB底部的開口。請(qǐng)注意，您需要將屏幕電纜的邊緣稍微彎曲以通過開口。剪取合適長(zhǎng)度的雙面膠帶或3M膠帶粘貼在屏幕背面，并將屏幕粘貼到相應(yīng)位置，然后將屏幕電纜焊接即可。焊接屏幕電纜時(shí)，應(yīng)先固定任意一側(cè)，然后將整條電纜拖拽焊接?？梢远嗤恳稽c(diǎn)焊錫油，以方便拖焊。裝配流程如圖4-7所示。圖4-60.96寸OLED裸屏圖4-7頂層OLED屏幕焊接流程4.1.3中層控制板在中層控制板中PCB元器件較多，而且元器件密度較大，有三個(gè)較難焊接的器件（Type-C母座、CH343P、BMP280），這里采取加熱臺(tái)焊接ESP07S模組所在的一面，然后再配合熱風(fēng)槍焊接另外一面。先使用加熱臺(tái)焊接Type-C接口和CH343P串口芯片，用烙鐵處理好這兩個(gè)器件的細(xì)節(jié)，如圖4-8所示。然后再把這一面全部元器件進(jìn)行焊接，最后再用熱風(fēng)槍焊接另外一面，如圖4-9所示。圖4-8控制板焊接步驟1圖4-9控制板焊接步驟2在完成上述焊接流程后需要檢查Type-C接口和兩個(gè)按鍵，保證其與PCB齊平或者在PCB內(nèi)，超出PCB的話會(huì)給后面的外殼裝配帶來困難，如圖4-10所示。圖4-10細(xì)節(jié)檢查上述面就可以進(jìn)行另外一面的焊接了，另外一面的焊接采用的是錫膏配合熱風(fēng)槍的焊接方法，如圖4-11所示。需要注意的是帶過孔的焊盤需要適當(dāng)多涂一點(diǎn)錫膏，用熱風(fēng)槍吹PCB的時(shí)候不要集中受熱，入托BMP280兩邊有多余的焊錫需要用電烙鐵拖走。圖4-11焊接步驟PCB兩面的貼片元器件焊接完畢之后，就可以焊接最后兩個(gè)排針排母插件以及天線跳線了。排母采用2.54MM×4Pin塑高3.5MM的非標(biāo)準(zhǔn)排母，排針采用的是2.54MM×7Pin的標(biāo)準(zhǔn)排針，也就是常見的7Pin排針，如圖4-12所示。圖4-12排針排母最后焊接完成的樣子如圖4-13所示。圖4-13控制板焊接完成示意圖4.1.4底層電源板在這一塊PCB中，元器件相對(duì)較少，但是需要固定902025電池在這塊PCB上面，這里先焊接帶有升壓模塊的一面的貼片元器件，然后再焊接另外一面頂上的充電指示LED燈，最后在焊接插件，焊接電池的正負(fù)極引腳時(shí)，需要注意防止短路，如圖4-14所示。圖4-14電源板焊接步驟1上述焊接工作完成后，就可以進(jìn)行背面LED燈和甲醛傳感器的排母引腳以及撥動(dòng)開關(guān)的焊接，這里用到的排母采用的是一個(gè)2.0MM×5Pin和一個(gè)2.0MM×7Pin的標(biāo)準(zhǔn)塑高排母，這里需要注意撥動(dòng)開關(guān)和甲醛傳感器排母的插腳長(zhǎng)度要與焊盤齊平，焊接這些插件時(shí)先用剪腳鉗修剪這些插腳的長(zhǎng)度，然后再進(jìn)行焊接，同時(shí)注意焊接時(shí)焊錫要與焊盤齊平，如圖4-15所示。圖4-15電源板焊接步驟2焊接完這些插件之后，需要用電膠布把這些裸露的焊盤粘貼一下，做一下絕緣。做完絕緣之后將電池的正負(fù)兩極焊接在對(duì)應(yīng)的正負(fù)極絲印下方的焊盤上面了，電池采用的是380毫安902025電池，由于位置較小，建議先焊接電池連接線再粘貼電池，電池的粘貼可以先用雙面膠或者3M膠粘在PCB上面再配合熱熔膠固定。焊接電池連接線要確認(rèn)撥動(dòng)開關(guān)處于“關(guān)”位置。電池的紅線焊接絲印正號(hào)下方的焊盤，黑線焊接負(fù)號(hào)下方的焊盤，如圖4-16所示。圖4-16電池焊接示意圖為了牢靠固定電池，建議用熱熔膠將電池四周加固一圈，先給一邊打上熱熔膠，然后用鑷子尾部將熱熔膠壓入電池與PCB之間的縫隙，稍微等待熱熔膠冷卻后，緩慢搖動(dòng)鑷子使其分離，注意確保鑷子尾部足夠光滑與干凈，否則容易與熱熔膠粘連。最后焊接2.54MM×7Pin標(biāo)準(zhǔn)塑高排母即可完成整個(gè)底層電源板的焊接與制作，如圖4-17所示。圖4-17焊接完成示意圖4.1.5組裝完成焊接工作后，就可以進(jìn)行組裝工作了，需要用到以下物料：3D打印的前殼和后殼、M2×6+3單通銅柱4個(gè)、M2×14+3單通銅柱4個(gè)、M2×11雙通銅柱4個(gè)、M2×6銀色平頭螺絲8個(gè)、十字螺絲刀；如圖4-18所示。圖4-18組裝所需物料組裝流程如圖4-19所示：圖4-19組裝流程4.2軟件實(shí)現(xiàn)4.2.1固件燒錄固件燒錄有兩種燒錄方式：1、直接用flash_download_tool軟件燒錄生成的bin文件。2、用PlatformIOIDE直接編譯代碼燒錄即可。

在這里采用第一種燒錄方式。首先，下載ESP_flash_download_tool_3.9.2_0.zip文件并解壓，打開flash_download_tool_3.9.2.exe應(yīng)用程序，如圖4-20所示。圖4-20flash_download_tool_3.9.2界面然后用數(shù)據(jù)線連接監(jiān)測(cè)儀和電腦，并且將監(jiān)測(cè)儀的開關(guān)撥動(dòng)到開位置，如圖3-21所示。圖4-21連接電腦示意圖連接好電腦以后按照以下步驟即可成功燒寫程序，如圖4-22所示：圖4-22燒錄界面參數(shù)介紹4.2.2界面本監(jiān)測(cè)儀擁有十個(gè)不同的數(shù)據(jù)展示界面，有些界面可以展示當(dāng)前瞬時(shí)值，有些界面可以展示累計(jì)均值，并且還對(duì)數(shù)值進(jìn)行階段性劃分與評(píng)級(jí)，不僅具有濃度值或者含量值數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的展示，而且還針對(duì)這些數(shù)值進(jìn)行階段性評(píng)級(jí)并展示，讓人們可以輕易且直觀的獲取當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量的狀態(tài)。這十個(gè)不同的界面分別是：綜合界面（第一界面，如圖4-23所示）；溫濕度計(jì)界面（第二界面，如圖4-23所示）；實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面（第三界面，如圖4-24所示）；揮發(fā)性有機(jī)化合物界面（第四界面，如圖4-24所示）；NOx氮氧化物指數(shù)界面（第五界面，如圖4-25所示）；平均甲醛濃度數(shù)值界面（第六界面，如圖4-25所示）；平均溫濕度界面（第七界面，如圖4-26所示）；平均VOC指數(shù)值界面（第八界面，如圖4-26所示）；平均氮氧化物指數(shù)界面（第九界面，如圖4-27所示）；氣壓高度計(jì)界面（第十界面，如圖4-27所示）。圖4-23第一、二界面圖4-24第三、四界面圖4-25第五、六界面圖4-26第七、八界面圖4-27第九、十界面4.2.3操作邏輯由于只有一個(gè)交互按鍵和一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)，所以本檢測(cè)儀的操作邏輯非常簡(jiǎn)單。撥動(dòng)開關(guān)控制整個(gè)設(shè)備的開機(jī)與關(guān)機(jī)；交互按鍵只有兩種方式進(jìn)行控制：短按和長(zhǎng)按。處于開機(jī)動(dòng)畫界面時(shí)按鍵長(zhǎng)按和短按都無效。處于熄屏狀態(tài)時(shí)短按按鍵無效。為便于講解十個(gè)界面進(jìn)行編號(hào)，如表4-1所示：表4-1界面編號(hào)編號(hào)界面名稱①綜合界面（第一界面）②溫濕度計(jì)界面（第二界面）③實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面（第三界面）④揮發(fā)性有機(jī)化合物界面（第四界面）⑤NOx氮氧化物指數(shù)界面（第五界面）⑥平均甲醛濃度數(shù)值界面（第六界面）⑦平均溫濕度界面（第七界面）⑧平均VOC指數(shù)界面（第八界面）⑨平均氮氧化物指數(shù)界面（第九界面）⑩氣壓高度計(jì)界面（第十界面）按鍵長(zhǎng)按：長(zhǎng)按按鍵在界面①②③④⑤⑥⑦⑧⑨被定義為熄屏，也就是在除了⑩界面以外的界面時(shí)長(zhǎng)按按鍵，就可以熄滅屏幕，熄滅屏幕時(shí)單擊按鍵無效，需要亮屏?xí)r再次長(zhǎng)按按鍵即可。在⑩界面內(nèi)長(zhǎng)按按鍵被定義為設(shè)置基準(zhǔn)高度，⑩界面內(nèi)對(duì)長(zhǎng)按按鍵有小字提示。按鍵短按：短按按鍵在所有的界面都被定義為向下翻一頁(yè)，也就是說在①界面短按一下按鍵即可翻轉(zhuǎn)至②界面，在⑩界面短按一下按鍵將會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)至①界面。充電指示燈：充電指示燈用于指示充電狀態(tài)，不管監(jiān)測(cè)儀處于開機(jī)還是關(guān)機(jī)，充電指示燈亮起代表正在充電，熄滅代表充電完成，由于檢測(cè)充電狀態(tài)的引腳在充電完成時(shí)會(huì)被拉低，但是該引腳在啟動(dòng)時(shí)被拉低將無法正常啟動(dòng)，所以遇到充滿電無法開機(jī)的情況，請(qǐng)拔掉充電線即可解決。充電提示：亮屏?xí)r只有①界面有充電的動(dòng)畫或是充電完成的提示，熄屏?xí)r會(huì)有充電圖標(biāo)或者充滿電的圖標(biāo)，如圖4-28所示。圖4-28充電提示4.2.4監(jiān)測(cè)參數(shù)解析為了便于講解同上個(gè)章節(jié)一樣將十個(gè)界面進(jìn)行編號(hào)，表4-2是在不同界面的參數(shù)解析：表4-2參數(shù)解析界面名稱檢測(cè)參數(shù)值評(píng)估等級(jí)綜合界面甲醛濃度0~0.05mg/m3優(yōu)0.05~0.08mg/m3良0.08~0.2mg/m3中>0.2mg/m3差溫濕度計(jì)界面溫度<10℃嚴(yán)寒10℃~18℃寒冷18℃~26℃舒適26℃~30℃悶熱30℃~35℃炎熱>35℃酷暑濕度<20%RH過干20%RH~40%RH干燥40%RH~70%RH合適70%RH~80%RH濕潤(rùn)80%RH~90%RH潮濕>90%RH過濕實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面甲醛濃度0~0.08mg/m3正常>0.08mg/m3超標(biāo)揮發(fā)性有機(jī)化合物界面VOC0~100優(yōu)100~200良200~300輕度300~400中度400~500重度NOx氮氧化物指數(shù)界面NOx0~10優(yōu)10~20良20~150輕度150~300中度300~500重度平均甲醛濃度數(shù)值界面甲醛濃度0~0.08mg/m3正常>0.08mg/m3超標(biāo)平均VOC指數(shù)值界面VOC0~100空氣質(zhì)量?jī)?yōu)秀??100~200空氣質(zhì)量良好??200~300空氣輕度污染??300~400空氣中度污染??400~500空氣重度污染??平均氮氧化物指數(shù)界面NOx0~10空氣質(zhì)量?jī)?yōu)秀??10~20空氣質(zhì)量良好??20~150空氣輕度污染??150~300空氣中度污染??300~500空氣重度污染??4.2.5電量提示邏輯當(dāng)電量低于20%：每個(gè)界面都會(huì)對(duì)低電量進(jìn)行提示，如果為熄屏狀態(tài)時(shí)，也會(huì)閃爍顯示一個(gè)空的電池圖標(biāo)。當(dāng)電量低于10%：會(huì)先彈出幾秒鐘的提示，然后再回到①界面，每個(gè)界面也會(huì)對(duì)低電量進(jìn)行提示，但是與第一階段的提示不同，如果為熄屏狀態(tài)下觸發(fā)了低電量的第二階段，也是先彈出幾秒鐘的提示，然后再回到①界面，不會(huì)繼續(xù)熄屏。當(dāng)電量為0%：會(huì)先彈出意思為請(qǐng)充電的提示界面，之后先執(zhí)行清屏后執(zhí)行關(guān)機(jī)操作；現(xiàn)關(guān)機(jī)，避免電池過度放電。電量低時(shí)要時(shí)充電，充電時(shí)溫度傳感器監(jiān)測(cè)的溫度會(huì)略微升高，不建議再充電時(shí)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)，在滿電時(shí)在亮屏的情況下，至少可以使用4個(gè)小時(shí)以上。4.2.6氣壓測(cè)量度邏輯設(shè)h為高度，P為當(dāng)前大氣壓，P0為基準(zhǔn)大氣壓，通過在基準(zhǔn)平面設(shè)置基準(zhǔn)大氣壓P0，就可實(shí)現(xiàn)測(cè)量基準(zhǔn)面到測(cè)量面的高度估算。?=44330?1?PP015.2555系統(tǒng)調(diào)試5.1電子電路調(diào)試調(diào)試是一個(gè)涉及系統(tǒng)調(diào)整、優(yōu)化與驗(yàn)證的綜合過程。在這一過程中，測(cè)試是核心環(huán)節(jié)，它緊隨電路組裝之后，旨在測(cè)量電路的各項(xiàng)參數(shù)并評(píng)估其工作狀態(tài)。調(diào)整則是對(duì)測(cè)試結(jié)果的進(jìn)一步應(yīng)用，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)電路的特定參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，確保電路的性能完全符合設(shè)計(jì)要求。為確保調(diào)試工作的順利進(jìn)行，需要在調(diào)試開始前就明確測(cè)試項(xiàng)目、制定詳細(xì)的測(cè)試步驟、規(guī)劃調(diào)試方法，并準(zhǔn)備好所需的測(cè)試儀器。這樣的準(zhǔn)備工作能夠讓整個(gè)調(diào)試過程有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，確保調(diào)試工作能夠高效、準(zhǔn)確地完成，從而達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。5.2調(diào)試方法調(diào)試方法有兩個(gè)主要原則。首先是邊安裝邊調(diào)試的方法。這種方法是將復(fù)雜的電路根據(jù)原理框圖上的功能劃分成不同的單元，然后逐個(gè)安裝調(diào)試。在單元調(diào)試的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大安裝調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)的調(diào)試。這種邊安裝邊調(diào)試的方法在新設(shè)計(jì)的電路中特別常見，因?yàn)樗梢源_保每個(gè)單元處于最佳狀態(tài)，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的性能。其次，是全部焊接完成后的一次性調(diào)試方法。這種方法適用于電路比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)不復(fù)雜的場(chǎng)合。在電路系統(tǒng)全部焊接完成后，進(jìn)行整體調(diào)試，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作。這種方法簡(jiǎn)化了調(diào)試過程，提高了效率，但前提是電路本身的設(shè)計(jì)必須足夠簡(jiǎn)單和穩(wěn)定。5.3調(diào)試步驟1、通電前檢查電路焊接工作順利完成后，不要急于通電。首先要做的是根據(jù)原理圖電路圖逐一仔細(xì)檢查電路中的接線，確保準(zhǔn)確無誤。在此過程中，應(yīng)特別注意可能出現(xiàn)的錯(cuò)線、缺線、多線，并特別注意短路，特別是引腳與焊點(diǎn)間距較窄的地方。然后，需要驗(yàn)證每個(gè)部件引腳的使用是否與圖紙完全一致。為提高檢測(cè)精度，建議使用指針萬用表“Ω×1”設(shè)置的蜂鳴器功能或數(shù)字萬用表“Ω”設(shè)置進(jìn)行測(cè)量。盡量直接測(cè)量元件引腳，也能有效檢測(cè)出接觸不良等問題。，測(cè)量時(shí)需切斷電源。通過這樣細(xì)致的檢查，可以保證電路的安全穩(wěn)定，為后續(xù)的上電測(cè)試打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2、通電后的全面觀察只有確保電路安裝準(zhǔn)確，才能安全接通電源。但是，開機(jī)后立即進(jìn)行功能測(cè)試是不合適的。第一項(xiàng)任務(wù)是仔細(xì)觀察整個(gè)電路，看是否有異常情況，如元器件異常發(fā)熱、漏電、電源短路或斷路等潛在問題。如果在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)異常情況，請(qǐng)務(wù)必立即切斷電源，進(jìn)行故障排除后再上電進(jìn)行測(cè)試。上電后，還需要仔細(xì)測(cè)量各部件引腳的電源電壓，而不僅僅是檢查電源總電壓。這樣可以更準(zhǔn)確地保證各個(gè)元器件都能正常工作，從而保證整個(gè)電路的穩(wěn)定性和可靠性。通過這些步驟，可以在保證安全的同時(shí)，對(duì)電路進(jìn)行有效的功能測(cè)試，為后續(xù)使用提供有力的保障。3、單元電路調(diào)試的精細(xì)化操作在調(diào)試機(jī)組電路時(shí)，一定要明確調(diào)試的具體要求，并嚴(yán)格按照電路原理圖所示的信號(hào)流程進(jìn)行調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試環(huán)節(jié)側(cè)重于測(cè)試電路中各點(diǎn)的電位，特別是有源器件靜態(tài)工作點(diǎn)的詳細(xì)檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理?yè)p壞或關(guān)鍵元器件。動(dòng)態(tài)調(diào)試通過引入前級(jí)輸出信號(hào)或利用電路自身的信號(hào)，對(duì)單元電路的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，包括信號(hào)幅度、波形、相位、放大倍數(shù)、頻率等關(guān)鍵參數(shù)。在完成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試后，需要將測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，深入分析存在的差異和問題，提出合理的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)修改方案。同時(shí)，為了保證調(diào)試工作的可追溯性，應(yīng)詳細(xì)記錄整個(gè)調(diào)試過程，包括調(diào)試步驟、測(cè)試結(jié)果、問題分析、糾正措施等關(guān)鍵信息。通過這樣的調(diào)試過程，可以保證單元電路的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為整個(gè)電路的穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4、整機(jī)聯(lián)調(diào)與故障排除在完成各單元電路的調(diào)試工作后，接下來進(jìn)行整機(jī)的聯(lián)合調(diào)試。在這一階段，ESP07-S作為核心控制器，需確保其正常工作，通過測(cè)量電壓和模擬復(fù)位排查故障。軟件經(jīng)過多次模塊子程序修改與調(diào)試后問題解決。軟件測(cè)試采用模塊化方法，與PC機(jī)連接測(cè)試確保正常接收。隨后軟硬件聯(lián)調(diào)，完成系統(tǒng)測(cè)試。然而，測(cè)試電路板時(shí)發(fā)現(xiàn)無法輸出正常信號(hào)，經(jīng)檢查確定為復(fù)位電路問題，因復(fù)位按鍵位置不當(dāng)導(dǎo)致電路異常。更換按鍵并調(diào)試后，電路恢復(fù)正常并滿足功能要求。5.4調(diào)試及結(jié)果本次調(diào)試順序如下：上電綜合界面溫濕度界面試試甲醛濃度檢測(cè)界面揮發(fā)性有機(jī)物界面NOx氮氧化合物指數(shù)界面平均甲醛濃度數(shù)值界面平均溫濕度界面平均VOC指數(shù)界面平均氮氧化合物指數(shù)界面氣壓高度計(jì)界面充電中充電完成息屏；綜合界面到氣壓高度計(jì)界面的切換需通過單擊按鈕進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的界面切換需按照固定順序進(jìn)行切換，不能進(jìn)行跨界面切換。5.4.1上電在確保內(nèi)置電池有電的情況下，可直接撥動(dòng)電源開關(guān)，進(jìn)行設(shè)備開機(jī)測(cè)試；如沒有電，可插上type-c接口進(jìn)行充電和測(cè)試。上電后，設(shè)備成功加載啟動(dòng)UI，并且正常進(jìn)入綜合界面，如表5-1所示。表5-1上電調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)1上電打開開關(guān)后，正常載入啟動(dòng)UI2綜合界面加載啟動(dòng)UI后進(jìn)入綜合界面5.4.2綜合界面、溫濕度計(jì)界面上電完成進(jìn)入綜合界面后，界面樣式如表5-2序號(hào)2的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，展示的數(shù)據(jù)有甲醛濃度、溫度、濕度、電量等數(shù)據(jù)。通過按鈕可進(jìn)入到溫濕度計(jì)界面，界面樣式如表5-2序號(hào)3的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，展示的數(shù)據(jù)是溫度和濕度，并且有舒適度的分析。設(shè)備成功進(jìn)入綜合界面，同時(shí)可通過按鈕進(jìn)入溫濕度計(jì)界面。表5-2第一、二界面調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)2綜合界面加載啟動(dòng)UI后進(jìn)入綜合界面3溫濕度計(jì)界面通過按鍵進(jìn)入溫濕度計(jì)界面5.4.3實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面、揮發(fā)性有機(jī)化合物界面進(jìn)入實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面，界面樣式如表5-3序號(hào)4的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，該界面展示了實(shí)時(shí)甲醛濃度數(shù)據(jù)。進(jìn)入到揮發(fā)性有機(jī)化合物界面，界面樣式如表5-3序號(hào)5的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，展示的數(shù)據(jù)是VOC揮發(fā)性有機(jī)化合物的數(shù)據(jù)，同時(shí)顯示了優(yōu)良等級(jí)。設(shè)備成功進(jìn)入實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面和揮發(fā)性有機(jī)化合物界面。表5-3第三、四界面調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)4實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面通過按鍵進(jìn)入實(shí)時(shí)甲醛濃度檢測(cè)界面5揮發(fā)性有機(jī)化合物界面通過按鍵進(jìn)入揮發(fā)性有機(jī)化合物界面5.4.4NOx氮氧化合物指數(shù)界面、平均甲醛濃度數(shù)值界面進(jìn)入NOx氮氧化合物指數(shù)界面，界面樣式如表5-4序號(hào)6的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，該界面顯示的是NOx指數(shù)數(shù)據(jù)以及優(yōu)良等級(jí)。進(jìn)入平均甲醛濃度數(shù)值界面，界面樣式如表5-4序號(hào)7的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，展示的數(shù)據(jù)自設(shè)備運(yùn)行以來所采集到的甲醛濃度數(shù)據(jù)的平均值，并且給出了等級(jí)用作參考；同時(shí)還顯示了設(shè)備自上電的運(yùn)行時(shí)間。設(shè)備成功進(jìn)入NOx氮氧化合物指數(shù)界面和平均甲醛濃度數(shù)據(jù)值界面，同時(shí)成功讀取到相應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)。表5-4第五、六界面調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)6NOx氮氧化合物指數(shù)界面通過按鍵進(jìn)入NOx氮氧化合物指數(shù)界面7平均甲醛濃度數(shù)值界面通過按鍵進(jìn)入平均甲醛濃度數(shù)值界面5.4.5平均溫濕度界面、平均VOC指數(shù)界面進(jìn)入平均溫濕度界面，界面樣式如表5-5序號(hào)8的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，該界面顯示的數(shù)據(jù)是自設(shè)備運(yùn)行以來所采集到的溫度和濕度的平均值。進(jìn)入平均VOC指數(shù)界面，界面樣式如表5-5序號(hào)9的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，展示的數(shù)據(jù)自設(shè)備運(yùn)行以來所采集到的VOC數(shù)據(jù)的平均值。設(shè)備成功進(jìn)入平均溫濕度界面和平均VOC指數(shù)數(shù)值界面。表5-5第七、八界面調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)8平均溫濕度界面通過按鍵進(jìn)入平均溫濕度界面9平均VOC指數(shù)界面通過按鍵進(jìn)入平均VOC指數(shù)數(shù)值界面5.4.6平均氮氧化合物指數(shù)界面、氣壓高度計(jì)界面進(jìn)入平均氮氧化合物指數(shù)界面，界面樣式如表5-6序號(hào)10的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，該界面顯示的數(shù)據(jù)是自設(shè)備運(yùn)行以來所采集到的NOx數(shù)據(jù)的平均值。進(jìn)入氣壓高度計(jì)界面，界面樣式如表5-6序號(hào)11的運(yùn)行狀態(tài)圖所示，這個(gè)界面顯示了當(dāng)前的海拔高度和氣壓的數(shù)據(jù)。設(shè)備成功進(jìn)入平均氮氧化合物指數(shù)界面和氣壓高度計(jì)界面，當(dāng)電池電量過低時(shí)，會(huì)在這兩個(gè)界面顯示“電量低請(qǐng)及時(shí)充電”。表5-6第九、十界面調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)10平均氮氧化合物指數(shù)界面通過按鍵進(jìn)入平均氮氧化合物指數(shù)界面11氣壓高度計(jì)界面通過按鍵進(jìn)入氣壓高度計(jì)界面5.4.7充電中當(dāng)設(shè)備非滿電狀態(tài)時(shí)，插入type-c線進(jìn)行充電，會(huì)顯示正在充電中的字樣，如表5-7所示。設(shè)備進(jìn)行充電時(shí)，成功顯示充電中字樣。表5-7充電中調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)12正在充電顯示正在充電中5.4.8充電完成當(dāng)設(shè)備充電完成后，會(huì)顯示充電完成的字樣，并且電池電量為100%，如表5-8所示。充電完成時(shí)，成功顯示充電完成字樣，并且電量達(dá)到100%。表5-8充電完成調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)13充電完成提示充電完成后顯示提示5.4.9息屏長(zhǎng)按按鍵可進(jìn)入息屏狀態(tài)，該狀態(tài)下，可大幅度減少能耗，擁有更長(zhǎng)的續(xù)航能力，如表5-9所示。長(zhǎng)按按鍵后成功進(jìn)入息屏狀態(tài)。表5-9息屏調(diào)試結(jié)果序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果運(yùn)行狀態(tài)14息屏長(zhǎng)按按鍵進(jìn)入息屏5.4.10總結(jié)本設(shè)備主要測(cè)試了界面的切換、各個(gè)界面的數(shù)據(jù)獲取、充放電等主要的功能。經(jīng)測(cè)試，本設(shè)備完美達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期?？偨Y(jié)與展望本論文對(duì)多參數(shù)微型環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)儀進(jìn)行了深入探究，旨在開發(fā)一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并處理多種環(huán)境參數(shù)的便攜式設(shè)備。通過綜合運(yùn)用傳感器技術(shù)、微處理器技術(shù)和無線通信技術(shù)，成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了這款具有高精度、高穩(wěn)定性和低功耗特點(diǎn)的環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)儀。在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，重點(diǎn)關(guān)注了傳感器的選型與校準(zhǔn)、微處理器的編程與控制以及無線通信模塊的穩(wěn)定性與傳輸效率。通過合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、濕度、有害氣體濃度等多參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為用戶提供了便捷的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)的多參數(shù)微型環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)儀具有較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，能夠滿足不同領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的需求。同時(shí)，其便攜性和低功耗特點(diǎn)也使其在實(shí)際應(yīng)用中具有廣闊的前景。同時(shí)，也意識(shí)到了，當(dāng)前的設(shè)計(jì)仍存在一定的局限性和改進(jìn)空間。例如，傳感器的測(cè)量范圍、響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定性等方面仍有待進(jìn)一步提升；無線通信模塊的傳輸距離和抗干擾能力也需要進(jìn)一步優(yōu)化。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)多參數(shù)微型環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)儀與這些技術(shù)的深度融合，以提供更加智能化、個(gè)性化的環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)，也是未來研究的重要方向。展望未來，將繼續(xù)深化對(duì)多參數(shù)微型環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)儀的研究，致力于提升其性能、降低成本并拓展應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，也將積極探索與其他先進(jìn)技術(shù)的融合應(yīng)用，以推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)黃晨.建筑環(huán)境學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)