空气质量检测仪的设计
伴随着社会科技发展，更多地人开始注意养生健康与环境保护问题。更多人的办公场所被局限在了室内，这成为了现如今大多数人长时间活动的场所。在生活中，对于人们来说，空气质量的重要性不仅体现在新家装修好之后，还会体现在日常的居住中。针对这些问题，本产品不仅可以解决在装修完成时的空气质量问题，也能在日常生活中对空气质量进行检测及预防，还可以与智能家居系统进行关联，实现统一管理、预防警报。本设计为空气质量检测仪，是一种PC机通过单片机微控制器来控制模拟信号和数字信号的采集和传输。传感器把空气情况转换成数字信号，实时采集空气信息传输给主控制器；主控制器判断空气情况，并把数据信息传送到显示界面，再通过WIFI把信息传送给PC上位机，PC控制空气调节设备。总体设计分为软件设计和硬件设计两个部分。软件设计主要由程序编写、界面设计、系统控制组成；硬件设计主要是电路系统的设计，其中有STM32单片机芯片、温湿度采集电路、甲醛、PM2.5、TVOC传感器电路，wifi无线传输模块，图像显示屏设计等几部分组成。
KEYWORDS:Air;Single chip microcomputer;Detection;Wireless transmission 目 录
1绪论 1
1.1 设计目的和意义 1
1.2 发展方向 1
1.3主要研究内容及结构 2
2方案设计思路 3
2.1设计思路 3
2.2 工作原理 3
2.3芯片选用 4
2.3 STM32简介 6
3硬件设计 8
3.1硬件电路 8
3.1.1最小系统 8
3.2温湿度采集电路 11
3.3 pm2.5传感器 12
3.3气体采集 13
3.3.1 甲醛传感器 13
3.3.2 NOX 氮氧化物浓度传感器 13
3.3.3 SO2 二氧化硫浓度传感器 14
3.3.4 臭氧O3 浓度检测传感器 15
3.4数据显示、扬声器电路 15
3.4.2扬声器电路 16
3.5 其他电路 17
3.5.2 可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
编程存储电路 17
3.5.3 RS485电路 17
4软件设计 19
4.1 软件设计思路 19
4.2 主程序设计 20
4.3 采集子程序设计 21
4.3.1温湿度检测子程序 21
4.3.2 甲醛浓度检测子程序 22
4.3.3 PM2.5检测子程序 23
4.4 显示子程序设计 24
5系统调试 26
5.1 硬件调试 26
5.2 软件调试 26
6总结与展望 28
参考文献 29
致 谢 31
附录1：总电路图 32
附录2：部分程序 33
1绪论
1.1 设计目的和意义
伴随着社会科技发展，更多地人开始注意养生健康与环境保护问题，越来越多的人们开始注意起养生健康与环境保护问题。信息时代的发展不仅带着人们进入了科技时代，并且使得越来越多人的办公场所被局限在了室内，不论是办公室还是家中已然成为了现如今大多数人的活动时间最长的场所。而对于室内外环境来说，空气环境在近几年来已经成为人们日趋关注的环境与健康问题之一。人们的生活环境中空气的重要性，不仅仅是在新家装修好时，基础的通风、清除甲醛的植物放置以及除湿除菌等炭包的放置，还有初检合格后居住时，人们日常生活中空气环境的变化问题，也是现代人们应该关注的问题。针对这些问题，特别设计出本产品，不仅可以解决在装修好时的空气质量问题，也可以在后续日常生活中对空气质量进行检测及预防，还可以与智能家居中的新风系统或者天然气报警系统进行关联，实现统一管理，统一预防警报。
1.2 发展方向
从上世纪开始，1952年的伦敦的杀人雾事件再到如今雾霾天气持续不断的气候现象，大气环境的污染已经日益严重，人们生活水平的提高，也伴随着很大的环境污染问题[1]。燃烧产生的烟灰浓雾，汽车尾气的排放，还有工厂的工业废气等等。针对这些情况，国内外都更新了自己的检测技术，甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法、四氯汞盐副玫瑰苯胺分光光度法、紫外光度、非分散红外法、滤膜氟离子选择电极法等[2]。
而随着人们对于智能化产品的应用逐渐增加，很多信息化技术得到了更快速的发展，像是数据采集技术、数据传输技术、嵌入式技术等。同时WIFI无线网络技术也得到了飞速发展，无线的应用给信息传输扩展了应用场所，让数据可以登上更广阔的舞台[3]。而WIFI覆盖面积和分布情况以及布线等条件因素也是它在大多数情况下代替传统通信方式的重要原因。同时嵌入式技术的应用几乎无处不在，我们日常生活中遍布着他的身影，它结构体积小、可靠性高、实现功能强、灵活方便等众多优点[4]。因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”，正如我国资深嵌入式系统专家沈绪榜院士的预言，“未来十年将会产生头大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片”，为我们提供无限的创造空间。还有越来越多种类的众多传感器，让信息可以更全面和完整的传递到控制器中[5]。
1.3主要研究内容及结构
本文主要是一款基于STM32的空气质量检测仪系统设计，它可以实时检测在一些封闭或者半封闭的环境中的空气环境质量，经过A/D转换到单片机，然后通过预设好的危险含量值进行比较，反馈到显示屏供用户查看，可以在空气质量不佳时及时的进行改善空气质量[6]。按照研究，主要内容如下：
1、绪论。在绪论中，讨论了目前关于空气质量检测技术方面的发展情况，以及我们所面临的现实问题，并大概描述了本文主要的结构内容。
2、方案设计思路。这一章节中，先从总体设计方面开始考虑，对于空气质量检测仪的功能进行简单的描述，并通过对比进行筛选各方面比较合适的芯片和器件。
3、电路硬件设计。在章节中，先简单的叙述了硬件电路的总体结构，在对最小系统电路、温湿度采集电路、气体采集电路、数据显示电路及报警电路进行详细描写。
4、软件程序设计。本章节里先对软件程序进行总体的分析和流程图的讲解，在通过国家室内空气监管标准对各个子程序进行系统设计，并给出采集数据的流程图（包括温湿度、二氧化碳CO2、甲醛CH2O、PM2.5等等）。
5、系统调试。主要进行硬件调试和软件调试，分别对温湿度、气体的含量进行检测，对比预设数据，并且测试报警系统是否可靠。
6、总结。对设计完成后的所有过程进行总结，并且对比设计成果与刚开始的预期效果，分析系统的不足之处，对以后的改进和发展进行展望和期许。 2方案设计思路
2.1设计思路
KEYWORDS:Air;Single chip microcomputer;Detection;Wireless transmission 目 录
1绪论 1
1.1 设计目的和意义 1
1.2 发展方向 1
1.3主要研究内容及结构 2
2方案设计思路 3
2.1设计思路 3
2.2 工作原理 3
2.3芯片选用 4
2.3 STM32简介 6
3硬件设计 8
3.1硬件电路 8
3.1.1最小系统 8
3.2温湿度采集电路 11
3.3 pm2.5传感器 12
3.3气体采集 13
3.3.1 甲醛传感器 13
3.3.2 NOX 氮氧化物浓度传感器 13
3.3.3 SO2 二氧化硫浓度传感器 14
3.3.4 臭氧O3 浓度检测传感器 15
3.4数据显示、扬声器电路 15
3.4.2扬声器电路 16
3.5 其他电路 17
3.5.2 可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
编程存储电路 17
3.5.3 RS485电路 17
4软件设计 19
4.1 软件设计思路 19
4.2 主程序设计 20
4.3 采集子程序设计 21
4.3.1温湿度检测子程序 21
4.3.2 甲醛浓度检测子程序 22
4.3.3 PM2.5检测子程序 23
4.4 显示子程序设计 24
5系统调试 26
5.1 硬件调试 26
5.2 软件调试 26
6总结与展望 28
参考文献 29
致 谢 31
附录1：总电路图 32
附录2：部分程序 33
1绪论
1.1 设计目的和意义
伴随着社会科技发展，更多地人开始注意养生健康与环境保护问题，越来越多的人们开始注意起养生健康与环境保护问题。信息时代的发展不仅带着人们进入了科技时代，并且使得越来越多人的办公场所被局限在了室内，不论是办公室还是家中已然成为了现如今大多数人的活动时间最长的场所。而对于室内外环境来说，空气环境在近几年来已经成为人们日趋关注的环境与健康问题之一。人们的生活环境中空气的重要性，不仅仅是在新家装修好时，基础的通风、清除甲醛的植物放置以及除湿除菌等炭包的放置，还有初检合格后居住时，人们日常生活中空气环境的变化问题，也是现代人们应该关注的问题。针对这些问题，特别设计出本产品，不仅可以解决在装修好时的空气质量问题，也可以在后续日常生活中对空气质量进行检测及预防，还可以与智能家居中的新风系统或者天然气报警系统进行关联，实现统一管理，统一预防警报。
1.2 发展方向
从上世纪开始，1952年的伦敦的杀人雾事件再到如今雾霾天气持续不断的气候现象，大气环境的污染已经日益严重，人们生活水平的提高，也伴随着很大的环境污染问题[1]。燃烧产生的烟灰浓雾，汽车尾气的排放，还有工厂的工业废气等等。针对这些情况，国内外都更新了自己的检测技术，甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法、四氯汞盐副玫瑰苯胺分光光度法、紫外光度、非分散红外法、滤膜氟离子选择电极法等[2]。
而随着人们对于智能化产品的应用逐渐增加，很多信息化技术得到了更快速的发展，像是数据采集技术、数据传输技术、嵌入式技术等。同时WIFI无线网络技术也得到了飞速发展，无线的应用给信息传输扩展了应用场所，让数据可以登上更广阔的舞台[3]。而WIFI覆盖面积和分布情况以及布线等条件因素也是它在大多数情况下代替传统通信方式的重要原因。同时嵌入式技术的应用几乎无处不在，我们日常生活中遍布着他的身影，它结构体积小、可靠性高、实现功能强、灵活方便等众多优点[4]。因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”，正如我国资深嵌入式系统专家沈绪榜院士的预言，“未来十年将会产生头大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片”，为我们提供无限的创造空间。还有越来越多种类的众多传感器，让信息可以更全面和完整的传递到控制器中[5]。
1.3主要研究内容及结构
本文主要是一款基于STM32的空气质量检测仪系统设计，它可以实时检测在一些封闭或者半封闭的环境中的空气环境质量，经过A/D转换到单片机，然后通过预设好的危险含量值进行比较，反馈到显示屏供用户查看，可以在空气质量不佳时及时的进行改善空气质量[6]。按照研究，主要内容如下：
1、绪论。在绪论中，讨论了目前关于空气质量检测技术方面的发展情况，以及我们所面临的现实问题，并大概描述了本文主要的结构内容。
2、方案设计思路。这一章节中，先从总体设计方面开始考虑，对于空气质量检测仪的功能进行简单的描述，并通过对比进行筛选各方面比较合适的芯片和器件。
3、电路硬件设计。在章节中，先简单的叙述了硬件电路的总体结构，在对最小系统电路、温湿度采集电路、气体采集电路、数据显示电路及报警电路进行详细描写。
4、软件程序设计。本章节里先对软件程序进行总体的分析和流程图的讲解，在通过国家室内空气监管标准对各个子程序进行系统设计，并给出采集数据的流程图（包括温湿度、二氧化碳CO2、甲醛CH2O、PM2.5等等）。
5、系统调试。主要进行硬件调试和软件调试，分别对温湿度、气体的含量进行检测，对比预设数据，并且测试报警系统是否可靠。
6、总结。对设计完成后的所有过程进行总结，并且对比设计成果与刚开始的预期效果，分析系统的不足之处，对以后的改进和发展进行展望和期许。 2方案设计思路
2.1设计思路
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