# 空气进化器

**Repository Path**: fci_0/air-evolution-device

## Basic Information

- **Project Name**: 空气进化器
- **Description**: 独立设计并实现基于STM32F407ZE和FreeRTOS的智能空气净化器嵌入式控制系统，涵盖硬件驱动、核心算法、实时系统、人机交互及物联网全栈开发。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 1
- **Created**: 2026-01-15
- **Last Updated**: 2026-01-15

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 智能空气净化器系统脑图

## 项目概览
**基于STM32F4的智能空气净化器控制系统**

## 系统架构

### 1. 硬件平台
- **主控芯片**: STM32F407ZE (ARM Cortex-M4)
- **系统时钟**: 168MHz/180MHz/84MHz/100MHz (可配置)
- **内存管理**: 支持外部SRAM/SDRAM扩展

### 2. 实时操作系统
- **RTOS**: FreeRTOS
- **任务调度**: 抢占式调度
- **中断优先级**: 4级分组

## 核心功能模块

### 3. 传感器模块
```
传感器系统
├── DHT11 (温湿度传感器)
│   ├── 温度检测 (精度: ±0.1°C)
│   └── 湿度检测 (精度: ±0.1%RH)
├── SGP30 (空气质量传感器)
│   ├── CO2浓度检测 (ppm)
│   └── TVOC检测 (ppb)
└── GP2Y1010AU0F (PM2.5传感器)
    └── 颗粒物浓度检测 (μg/m?)
```

### 4. 控制执行模块
```
执行器系统
├── 风扇控制 (PWM)
│   ├── 4档调速 (关闭/1档/2档/3档)
│   └── TIM3 PWM输出
├── 紫外线杀菌灯
│   ├── 开关控制
│   └── GPIO控制
└── SG90舵机
    ├── 角度控制 (0-180°)
    └── 自动摆动模式
```

### 5. 通信接口
```
通信模块
├── WiFi通信 (ESP8266)
│   ├── MQTT协议
│   ├── 阿里云IoT平台
│   └── 远程控制
├── 蓝牙通信 (BLE)
│   ├── 近场控制
│   └── 参数设置
├── 语音识别 (ASRPro)
│   ├── 语音命令识别
│   └── 智能交互
└── 串口通信 (USART1/USART2)
    ├── 调试输出
    └── 参数配置
```

### 6. 人机交互
```
交互界面
├── TFT彩色显示屏
│   ├── 实时数据显示
│   ├── 菜单导航
│   └── 状态指示
├── 矩阵键盘 (4x4)
│   ├── 功能按键
│   └── 参数输入
└── 手势识别 (PAJ7620U2)
    ├── 上下左右手势
    └── 顺时针/逆时针
```

## 任务架构

### 7. FreeRTOS任务系统
```
任务管理 (21个任务)
├── 系统任务
│   ├── app_task_init (初始化)
│   ├── app_task_monitor (监控)
│   └── app_task_menu (菜单)
├── 传感器任务
│   ├── app_task_dht11 (温湿度)
│   ├── app_task_sgp30 (空气质量)
│   └── app_task_pm25 (PM2.5)
├── 控制任务
│   ├── app_task_pwm (风扇PWM)
│   ├── app_task_sg90 (舵机)
│   └── app_task_workmode (工作模式)
├── 通信任务
│   ├── app_task_esp8266 (WiFi)
│   ├── app_task_mqtt (MQTT)
│   ├── app_task_ble (蓝牙)
│   └── app_task_asrpro (语音)
├── 交互任务
│   ├── app_task_tft (显示)
│   ├── app_task_keyboard (键盘)
│   ├── app_task_kbd_ctl (按键控制)
│   └── app_task_gesture (手势)
└── 功能任务
    ├── app_task_rtc (实时时钟)
    ├── app_task_usart1 (串口)
    └── app_task_realtime (时间同步)
```

### 8. 同步机制
```
同步原语
├── 互斥锁 (Mutex)
│   ├── g_mutex_printf (打印)
│   ├── g_mutex_iic (I2C)
│   ├── g_mutex_lcd (LCD)
│   └── g_mutex_mqtt (MQTT)
├── 事件组 (Event Group)
│   ├── g_event_group (系统事件)
│   ├── g_event_work (工作事件)
│   └── g_event_tft (显示事件)
└── 消息队列 (Queue)
    ├── g_queue_esp8266
    ├── g_queue_usart1
    ├── g_queue_asrpro
    ├── g_queue_ble
    └── g_queue_kbd
```

## 智能控制逻辑

### 9. 工作模式
```
控制模式
├── 自动模式 (g_work_mode = 0)
│   ├── 基于传感器数据自动调节
│   ├── 空气质量评估算法
│   └── 智能联动控制
└── 手动模式 (g_work_mode = 1)
    ├── 用户手动控制
    ├── 语音命令控制
    └── 远程APP控制
```

### 10. 空气质量评估
```
评估算法
├── CO2指标
│   ├── ≤700ppm: 优秀 (0分)
│   ├── 700-1000ppm: 良好 (1分)
│   ├── 1000-1300ppm: 一般 (10分)
│   └── >1300ppm: 差 (100分)
├── TVOC指标
│   ├── ≤100ppb: 优秀 (0分)
│   ├── 100-300ppb: 良好 (1分)
│   ├── 300-500ppb: 一般 (10分)
│   └── >500ppb: 差 (100分)
└── PM2.5指标
    ├── ≤75μg/m?: 优秀 (0分)
    ├── 75-150μg/m?: 良好 (1分)
    ├── 150-250μg/m?: 一般 (10分)
    └── >250μg/m?: 差 (100分)
```

## 技术特性

### 11. 关键技术
- **多传感器融合**: 温湿度+空气质量+颗粒物检测
- **智能算法**: 基于评分的自动控制逻辞
- **多通信协议**: WiFi+蓝牙+语音+手势识别
- **实时显示**: TFT彩屏+菜单系统
- **远程控制**: MQTT+阿里云IoT平台
- **安全机制**: 互斥锁+任务同步+错误处理

### 12. 系统资源
- **Flash存储**: 代码存储+图片资源
- **RAM管理**: 任务栈+堆内存管理
- **外设接口**: UART/I2C/SPI/PWM/GPIO
- **定时器**: RTC实时时钟+PWM输出+系统节拍

这个智能空气净化器系统集成了现代物联网技术，实现了**感知-决策-执行-反馈**的完整闭环控制，具备本地智能控制和远程监控管理的双重能力。