RT-Thread X STM32 全连接大赛

智能甲醛检测仪

作者: 乔季军

开发环境：RT-Thread Studio

硬件框架：基于RT-Thread 提供的ART-PI 开发板实现，详细硬件请参考项目设计文档

【RT-Thread作品秀】智能甲醛检测仪

作者：乔季军

概述

       家里房子装修完已经快一年了，装修完一直保持着通风，最近回家住的比较频繁，每次回去住总还是觉得比较别扭，总担心屋里的甲醛会不会还是超标，自己总想着搞一个甲醛检测仪的装置来放到屋里，这样就能够实时查看到屋里面的甲醛浓度了。调研了一番，发现市面上的比较便宜的甲醛检测装置基本都不准确，于是乎自己便开始搜寻相关传感器，寻思着能否自己DIY一个甲醛检测装置，在给自己寻找乐子的同时，也能够做一个使用的物件。

通过调研发现，目前市面上检测甲醛的传感器主要分为两类，一类是半导体式，另一类是电化学式。半导体式甲醛传感器主要是根据甲醛散发到周围空气中，导致周围空气的导电率发生变化来感知甲醛浓度的，这一类传感器主要是根据导电率的特性来检测甲醛的，很容易收到其他环境因素的影响，例如周围湿度的变化也会导致空气的导电率发生改变，因此使用这种传感器测得甲醛浓度就没有太大的参考意义了，另外一种是电化学式传感器， 这种传感器上面有一层滤膜，用来过滤空气中的其他干扰杂质，传感器中包含有一种能够和甲醛发生反应的催化剂，当催化剂和甲醛接触时，就会形成电信号的波动，电信号的波动和甲醛浓度值的变化有一定的关系，因此使用这种传感器检测的甲醛浓度相对来讲会更准确一些。

笔者在调研完之后，选择了英国达特公司设计生产的WZ-S-K 型电化学式甲醛检测传感器，用用来检测甲醛浓度值，此外，还使用到了DHT11 温湿度传感器，用于检测周围环境的温湿度信息。

该智能甲醛检测仪主要实现甲醛检测及温湿度检测功能，检测到的数据通过LCD显示屏实时的显示出来，同时还能够将传感器数据上传到ONENET物联网平台，用来记录历史传感器数据，同时也能够利用这些数据信息和其他设备联动。

开发环境

硬件：ART-PI、DHT11温湿度传感器、达特WZ-S-K型甲醛传感器

RT-Thread版本：4.0.3

开发工具及版本：RT-Thread Studio 2.0.0

甲醛传感器介绍

WZ-S-K 型甲醛检测传感器模组是英国达特公司设计的一款基于电化学的甲醛检测传感器，具有测量精度高、响应速度快、使用寿命长、功耗低等特点。该传感器能够直接将周围环境中的甲醛含量转换为浓度值，通过串口标准化输出，这款甲醛检测传感器能够非常方便的集成到产品中去，适用于智能家居、便携式测量仪表等产品。

RT-Thread使用情况概述

使用 RT-Thread 开发物联网应用的优势已经非常明显了，借助于RT-Thread 软件包生态，开发者只需要关系自己的应用逻辑即可。

       该项目使用到许多RT-Thread 的软件包，具体请参考以下截图。

演示视频：

比赛感悟

       这次比赛，我使用RT-Thread 从头到尾设计了一款基本满足正常使用的甲醛检测设备。整体下来，觉得使用RT-Thread 物联网操作系统进行应用开发还是非常便捷的，借助于软件生态，可以大大缩短开发周期。

       设计过程中主要有两部分内容需要攻克，一部分是关于甲醛浓度检测及单位换算部分，这部分查阅了一些资料，总觉得不太合理，传感器输出的浓度单位为ppb或ppm（1ppm=1000ppb），而作为我们日常使用中，比较容易理解的单位是 mg/m3 ，从 ppb 到 mg/m3 之间的换算，网上有很多种说法，其中我找到的最不合理的说法就是 1ppm = 1mg/m3。经过深入研究，发现这其实是化学单位中常用的几个不同的单位，这两个单位之间的换算还要结合不同物质的物质的量来进行计算，经过自己实际对比验证和联系供应商验证问题，最终得出的结论为甲醛浓度单位ppm和 mg/m3 之间的换算关系为:

1ppm = 0.74666 mg/m3

       这种看着不起眼的单位换算，背后还是有一些知识点需要理解的，如果单单的将 1ppm 理解为 1mg/m3 的话，最终会造成读取的数据不准确，那么这样的甲醛检测仪也就没有什么设计的意义了。

       第二部分内容就是关于LCD显示部分的GUI部分，这部分开发工作相对可查的资料比较多，开源的GUI也很对，网上针对ART-PI进行的GUI适配工作也有很多分享，笔者也亲自适配了lvgl这套开源的GUI，但是对于笔者，还是希望能够在设计过程中深入理解LCD驱动和GUI部分的原理，于是乎在开发过程中，笔者自己动手编写了GUI部分的画点、画线、绘制圆、绘制矩形、显示字符等函数，在编写过程中也参考了正点原子的GUI部分的代码，但是这对于我理解GUI部分的原理已经足够了，借此机会，我还设计了几个GUI的控件，用来显示一些传感器数据，整体来讲，这些设计过程还是有很多收获的。  

       关于本次设计过程中，其实还是有很多不足之处，比如说关于温湿度传感器是否要添加的问题，一开始在绘制传感器扩展板的时候，笔者没有觉得温湿度部分非常有必要，然后就没有在传感器扩展板上面留出来温湿度传感器的接插位置，但是在调研一些关于甲醛检测仪的文档之后，发现一些比较精密的甲醛检测仪会结合温湿度信息，尤其是湿度信息来对甲醛检测浓度进行矫正，这么来说，温湿度传感器就非常有必要了。在这次设计中，笔者还没有加入根据温湿度矫正甲醛浓度部分的功能，只是额外加入了DHT11温湿度传感器，作为后续的补充。此外还有关于设备联动部分，后续希望能够利用ART-PI 设计一个控制设备，用来控制其他的电器，达到和甲醛检测仪联动的效果。

       这次比赛收获还是蛮丰富的，RT-Thread 为我们开发者搭建了一个广阔的平台，至于后续该如何利用这么优秀的资源，就要发挥我们的想象力和动手能力了。最后，希望RT-Thread蓬勃发展，祝愿以后我们都能像使用Linux一样，离不开RTT。

       经过这次比较系统的使用之后，后续在其他物联网产品设计时，当然首选RTT了。