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基于单片机控制的空气质量检测系统的

设计

摘要：随着社会经济的快速发展，大气污染日益严重，已成为影响人类健康

的主要因素之一。如果空气中二氧化碳浓度偏高，吸入过多会引起二氧化碳中毒、

头晕、乏力等症状。高浓度的PM2.5会增加呼吸道感染、哮喘和支气管炎等疾病

的症状。为了了解空气质量，改善生活环境，人们对空气质量检测仪的需求越来

越大。市场上虽然有PM2.5、有毒气体等多种国产空气质量检测仪，但其功能相

对简单，性价比相对较低，在一定程度上降低了人们的购买欲望。因此，设计一

种多功能经济适用的空气质量检测仪具有良好的应用前景，对改善居住环境空气

质量，提高健康水平具有重要意义。

关键词：单片机控制；空气质量；检测系统；设计；分析

1系统总体设计

1.1设计要求。

设计一个简单实用的空气质量检测报警系统，要求至少能对两种空气质量指

标进行检测，并实时检测和显示，超限报警报警，成本低，性能稳定。

1.2系统框图。

系统采用模块化设计，主要分为六个模块。PM2.5粉尘传感器和SGP30气体

传感器可以实时检测空气中PM2.5、二氧化碳和挥发性有机化合物VOC的浓度。

测量数据可由ADC0832转换成数字量显示在液晶屏上。如果检测值超过设定阈值，

蜂鸣器报警，提醒人们注意室内通风，厨房炒菜时要注意开门开窗，尽量避免室

内吸烟，有条件的可以打开空气净化器，当各种检测值低于阈值时可以关闭，避

免不必要的浪费。

2系统硬件设计

本文设计的空气质量检测系统硬件采用STC89C52单片机、GP2Y1014UPM2.5

传感器、DHT11温湿度传感器、Ze08-ch2o甲醛传感器、LCD1602液晶显示器、

ADC0832模数转换器等。

2.1SCM最小系统。

STC89C52单片机是新一代单片机，具有速度快、功耗低、抗干扰能力强等优

点。Stc89c52单片机的指令系统与传统的8051单片机完全兼容，有两种时钟周

期供用户选择，即12时钟机周期和6时钟机周期。其工作电压范围为5.5v～

3.3v或3.8v～2.0v，工作频率范围为0～40mhz，相当于普通80510～80mhz。实

际工作频率高达4848mhz。单片机最小系统是保证单片机正常工作的最小单元。

单片机最小系统由电源电路、时钟电路和复位电路组成，最小系统的电源电路为

单片机的正常工作提供电源电压，时钟电路分为内部时钟和外部时钟两种工作模

式，复位电路在单片机工作异常时提供了一种恢复初始状态的方法，是单片机系

统的重要组成部分。

2.2gp2y1014upm2.5传感器。

GP2Y1010AU0F是一种基于光学传感原理的粉尘传感器系统。红外发射二极管

（IRED）和传感转换器呈对角线布置在装置上。它探测空气中灰尘的反射光。特

别是，它可以探测到空气中非常细小的颗粒物，如香烟烟雾。另外，该传感器可

以通过不同的电压波形来区分室内灰尘和烟雾。因此GP2Y1014U型PM2.5传感器

可以有效捕获室内气体中的细颗粒物。

2.3模数转换器。

ADC0832是美国国家半导体公司开发的一种双通道模数转换器，因其性价比

高而被引进，ADC083因其兼容性强、体积小、转换速度快、稳定性高等优点而被

用户广泛应用。ADC083具有8位分辨率，最大分辨率可达256级。该传感器采集

的数据经ADC0832转换成数字量，由单片机进行处理。

2.4LCD1602液晶显示器。

液晶显示器是一种非常流行的电子通用器件，可用于家电、电子日历、电子

手表等电子设备的屏幕显示，显示的主要是数字、特殊符号和图形。长沙尚曼电

子有限公司的字符型LCD1602液晶显示器因其显示质量高、体积小、重量轻、功

耗低等优点而得到广泛应用，LCD1602是一种设计用于显示字母、数字、符号等

的点阵液晶显示器。通过LCD1602液晶显示屏，可以显示空气温湿度、PM2.5和

甲醛浓度。

3系统软件设计

空气质量检测系统由硬件部分设计和软件部分设计共同完成，软件部分用于

控制和驱动硬件系统，根据系统功能的不同，在软件部分设计了以下功能模块：，

包括：系统主程序设计、温湿度检测子程序设计、PM2.5检测子程序设计、甲醛

检测子程序设计、LCD显示子程序设计。以下是一些节目。