基于瑞萨RA6M4单片机的智能臭氧消毒系统设计

本项目由RA6M4单片机作为主控，搭载蓝牙通讯模块、人体雷达传感器、状态指示lamp、继电器模块、臭氧发生器模组而成。该项目通过手机控制臭氧产生与关闭，在检测到人体运动存在能够停止臭氧的产生，避免继续产生臭氧对人体有伤害，检测到环境VOC浓度过高时能够自动控制臭氧产生进行除味（目前还未实现该功能），项目功能演示如下：

一项目背景

臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。臭氧杀菌具有快速、高效、广谱性、扩散性、降解农药残留、可直接对食品使用、除臭净化、保鲜等特点。其中除臭主要利用臭氧作为强氧化剂的氧化原理，臭氧可以与发出异味的化学物质发生化学反应，将其氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到除臭的效果。能除去的异味有很多，包括主要成分是氨、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化、二甲二硫化物等的异味对细菌芽胞、病毒、细菌繁殖体、真菌等致病微生物都有极强的杀灭作用。臭氧消毒灭菌方法与常规的灭菌方法相比具有以下特点：

效性

臭氧消毒灭菌是以空气为媒质，不需要其他任何辅助材料和添加剂。所体包容性好，灭菌彻底，同进还有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。

高洁净性

臭氧快速分解为氧的特征，是臭氧作为消毒灭菌的独特优点。不存在任何残留物，解决了消毒剂消毒方法产生的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。

方便性

臭氧灭菌器一般安装在洁净室或者空气净化系统中或灭菌室内（如臭氧灭菌柜，传递窗等）。根据调试验证的灭菌浓度及时间，设置灭菌器的按时间开启及运行时间，操作使用方便。

经济性

通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业及医疗卫生单位的使用及运行比较，臭氧消毒方法与其他方法相比具有很大的经济效益及社会效益。目前，臭氧已广泛用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域，对这些行业的发展起到了极大的推动作用。

二项目组成

该项目主要组成包括：硬件电路模块、软件环境编译与搭建、手机APP蓝牙通讯，下图为项目实物图：

硬件电路组成

硬件电路组成如下图所示：包含六部分组成

1RA6M4单片机MCU

MCU型号：R7FA6M4AF3CFB

开发板型号：国内版本CPK-RA6M4

芯片引脚：144pin

主频：最大200Mhz

Arm Cortex-M33内核

1MB代码闪存

256kB SRAM

2蓝牙通讯模块

型号：DX-BT04-E

有效通信距离：75m

蓝牙版本：4.2

传输速率：12000Kbps

3人体雷达传感器

型号：HB100

发射频率：10.525 GHz

优点：非接触探测；不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；抗射频干扰能力强；输出功率小，对人体构不成危害；探测距离远；支持对非生命类物体的检测；微波的方向性很好，速度等于光速；

4状态指示lamp

型号：RC模型警灯

5继电器模块

4路继电器模块，带光耦隔离，支持高低电平触发

6臭氧发生器模组

20mg蓝膜带电源（5v 500mA），其原理利用高压产生臭氧

软件搭建

e2 studio是瑞萨电子的一款包含代码开发、构建和调试的开发工具。e2 studio基于开源Eclipse IDE和与之相关的C/C++开发工具（CDT）。e2 studio托管了瑞萨的FSP灵活配置软件包，这是一个用于支持瑞萨MCU开发的固件库。通过使用FSP库，我们可以轻松配置和管理瑞萨MCU，从而轻松实现复杂的应用程序。在建立大项目时可以将加密代码分别独立编程；该项目配置如下：

1继电器驱动

驱动继电器开启关闭；

参考案例：《瑞萨RA系列FSP库开发实战指南——基于野火启明开发板》第11章：GPIO输出——使用FSP库点亮LED灯

2人体雷达传感器驱动

获取人体雷达传感器感知数据；

参考案例：《瑞萨RA系列FSP库开发实战指南——基于野火启明开发板》第12章 GPIO输入——按键输入检测

3指示灯lamp驱动

驱动状态指示灯lamp亮灭；

参考案例：《瑞萨RA系列FSP库开发实战指南——基于野火启明开发板》第11章：GPIO输出——使用FSP库点亮LED灯

4蓝牙驱动

与蓝牙模块进行usart通讯；

参考案例《瑞萨RA系列FSP库开发实战指南——基于野火启明开发板》第19章 SCI UART——串口通信 实验2：UART指令控制RGB灯

芯片引脚配置如下：

APP开发

手机APP开发使用APP inventor开发，上手快，开发简单。

1UI设计界面

2手机界面

3逻辑代码

三核心器件及BOM

审核编辑：汤梓红