简易室内空气质量检测装置的研究与设计
摘 要 在科技日新月异的今天，室内空气环境质量成了人们不得不面对的一个新问题。 本文主要研究的室内空气质量检测装置是以室内空气中的有毒有害气体的检测为背景，以STC12C5A60S2为核心，研究了一款低成本，低功耗的，面向普通居民能够实时检测多种室内气体，并能够针对有害气体超标情况及时发出警报的室内空气质量检测装置。检测仪的创新之处有，采用电化学的传感器，结合STC单片机控制系统，影响速度快，数据处理准确。同时可以检测多种室内有害气体，并根据室内环境的需求设置报警值。由具体实际操作得出，本室内空气检测装置，测定的温湿度，TVOC，PM2.5示值误差大小都在规定的范围之内。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.1.1课题的背景 1
1.1.2课题研究的现实意义 1
1.2室内空气质量检测装置的国内外研究现状 2
1.3本文主要研究内容和目标 2
1.3.1本课题的目标 2
1.3.2本文的主要内容 3
第二章 气体浓度检测基本 4
2.1气体传感器简介 4
2.1.1气体传感器概述 4
2.1.2气体传感器的分类 4
2.1.3气体传感器选择标准 5
2.2电化学气体传感器介绍 5
2.2.1电化学气体传感器简述 5
2.2.2电化学传感器的分类 5
2.3本章小结 6
第三章 室内空气质量检测仪的硬件设计 7
3.1.1系统的总体设计方案 7
3.2电化学气体传感器的选型 7
3.2.1PM2.5传感器 7
3.2.2TVOC传感器选择 8
3.2.3温湿度传感器的选择 9
3.3传感器电路设计 11
3.4电路系统设计 12
3.4.1单片机的选择 12
3.4.2液晶显示系统 13
3.4.3声音报警电路 14
3.4.4复位电路模块 15
3.5本章小结 15
第四章 室内气体质量检测装置的
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软件设计 16
4.1数据采集与处理模块设计 16
4.1.1AD采集程序 16
4.1.2温湿度传感器子程序 16
4.1.3数据显示报警模块 16
4.1.4软件抗干扰设计 16
4.2本章小结 16
第五章 实际测量效果图 18
5.1实物图展示 18
5.2本章小结 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
1.1.1课题的背景
室内环境是指人们日常进行生产活动和休息的室内空间，一般是封闭或者半封闭的状态，包括办公室，地下停车场，工厂生产间，食品加工间，大型仓库等各种环境的内部空间。室内的空气，光线等环境对人的工作效率和身体健康有十分重要的影响。人的一生大部分的时间都是在室内空间度过的，所以室内空间的环境质量问题对人的影响非常的大。
在经济飞速发展的今天，伴随而来的是越来越严重的空气环境质量问题。人们在享受经济发展，科技发展带来的更舒适的生活条件之时，也不得不面对更加严重的空气质量问题。因为生活方式方法的改变，人们现在不得不在室内呆更多的时间。因此室内作为人们主要的活动范围，一个良好的室内环境对人的身心健康有所改善。在我国，30%的室内空气中都存在有害气体，这严重威胁着人们的身体健康。
最近几年里，随着人们物质生活品质的不断提高，人们对居住环境的要求也不断变高，新兴的“买房热”，“装修热”也给室内空气质量带来更多的问题。市场上充斥着很多品质参差不齐的装饰材料和建筑材料。测量这些材料中的有毒有害物质有很大的难度。因此装修所造成的环境问题严重的困扰着人们，并无时无刻不对人们的身体健康产生威胁，这一问题也被人们不断重视。
甲醛是室内空气有害气体的一种，其特性无色，有刺激性气味，易与水和酒精相溶。当前，市面上常见的装饰材料中都含有甲醛。这些材料严重威胁着人们的身体健康，且其中所包含的甲醛难以发散，数十年间都会对人有影响。
氨也是空气中的有害气体之一，其特性具有较强烈的刺激性气味，易溶于水。室内空气中的氨主要来自劣质的装修材料和一些木质的装修材料。
而且氨属于碱性物质，能够对解除组织产生腐蚀和刺激的作用。在氨浓度较低的环境中，人们的眼睛和皮肤在沾水后会迅速与氨起反应。而在氨浓度较高的环境中，甚至会对人的皮肤造成烧伤。急性轻度氨中毒的现象包括：不自主的流眼泪，害怕光照，视线模糊，眼睛充血。
重度的氨中毒，包括使人的眼睛感到灼烧和疼痛，会引发包括白内障，失明，眼睛胀大在内的一系列严重后果。会使人的皮肤产生咖啡色，引起局部病变，并会伴随人的一生。
1.1.2课题研究的现实意义
不规范的室内装修操作所带来的严重影响，已经越来越被人们所重视。如何有效的防范这种危害的产生变的尤为重要。实时地检测室内气体是预防这类危害产生的重要手段之一。研究智能化装置来检测室内空气有害气体已经成为当下一个十分重要的课题。经过研究生产的智能化检测装置能够高效实时的检测室内空气成份及浓度，找到有害气体，并提前发出警报。
本课题主要是研究一种能够实时监测室内空气质量的检测装置，并具备以下的几点功能：
实时监测室内有害气体，并显示气体浓度；
在被测气体浓度超标时，能够及时发出警报；
实时显示温湿度。
1.2室内空气质量检测装置的国内外研究现状
在计算机技术的飞速发展下，单片机制造等技术的进步情况下。室内气体质量检测装置也趋向于更小，更精确，更实时的发展方向，同时，多更能于一体的检测装置也应运而生。由于集成芯片技术的发展，大量低功耗高集成度的集成芯片的生产，检测装置的功能也越发强大。从上世纪80年代开始，各种便携式的室内空气质量检测装置也相继问世。室内空气质量检测装置的发展主要经历了两个阶段。室内卫生组织也制定了相关的检测方法和标准。常见的有以下几种：比色法，色谱法，等等，这一系列的方法主要使用于第一阶段及实验室分析仪器阶段，这一类的方法具有分辨率高，准确性高的特点，一般用于标定和仲裁。但是显而易见的是它同时具有长周期，高成本，操作难度大等缺点。而近几十年，由于各电子技术，传感器技术的飞速发展，空气质量检测装置也产生了较大的改变，便携式空气质量检测装置成为主流。目前，检测室内空气质量检测装置主要使用的是电化学和光学原理相关的传感器。
现在的主要产品有美国生产的4160甲醛检测仪，专门用于室内空气甲醛浓度的检测，运用方面包括防疫，环境保护。
目前就国内室内空气质量检测装置的研究发展而言，距离国外水平还是有一些差距的，对比国内外现今的室内空气检测装置的研究状况我发现，虽然国内研究的产品存在价格低廉等有点，但同时也包含了功效简单，可靠性低等缺点。对此，将最新的技术融入到室内空气检测装置的研究中是必要的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.1.1课题的背景 1
1.1.2课题研究的现实意义 1
1.2室内空气质量检测装置的国内外研究现状 2
1.3本文主要研究内容和目标 2
1.3.1本课题的目标 2
1.3.2本文的主要内容 3
第二章 气体浓度检测基本 4
2.1气体传感器简介 4
2.1.1气体传感器概述 4
2.1.2气体传感器的分类 4
2.1.3气体传感器选择标准 5
2.2电化学气体传感器介绍 5
2.2.1电化学气体传感器简述 5
2.2.2电化学传感器的分类 5
2.3本章小结 6
第三章 室内空气质量检测仪的硬件设计 7
3.1.1系统的总体设计方案 7
3.2电化学气体传感器的选型 7
3.2.1PM2.5传感器 7
3.2.2TVOC传感器选择 8
3.2.3温湿度传感器的选择 9
3.3传感器电路设计 11
3.4电路系统设计 12
3.4.1单片机的选择 12
3.4.2液晶显示系统 13
3.4.3声音报警电路 14
3.4.4复位电路模块 15
3.5本章小结 15
第四章 室内气体质量检测装置的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
软件设计 16
4.1数据采集与处理模块设计 16
4.1.1AD采集程序 16
4.1.2温湿度传感器子程序 16
4.1.3数据显示报警模块 16
4.1.4软件抗干扰设计 16
4.2本章小结 16
第五章 实际测量效果图 18
5.1实物图展示 18
5.2本章小结 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
1.1.1课题的背景
室内环境是指人们日常进行生产活动和休息的室内空间，一般是封闭或者半封闭的状态，包括办公室，地下停车场，工厂生产间，食品加工间，大型仓库等各种环境的内部空间。室内的空气，光线等环境对人的工作效率和身体健康有十分重要的影响。人的一生大部分的时间都是在室内空间度过的，所以室内空间的环境质量问题对人的影响非常的大。
在经济飞速发展的今天，伴随而来的是越来越严重的空气环境质量问题。人们在享受经济发展，科技发展带来的更舒适的生活条件之时，也不得不面对更加严重的空气质量问题。因为生活方式方法的改变，人们现在不得不在室内呆更多的时间。因此室内作为人们主要的活动范围，一个良好的室内环境对人的身心健康有所改善。在我国，30%的室内空气中都存在有害气体，这严重威胁着人们的身体健康。
最近几年里，随着人们物质生活品质的不断提高，人们对居住环境的要求也不断变高，新兴的“买房热”，“装修热”也给室内空气质量带来更多的问题。市场上充斥着很多品质参差不齐的装饰材料和建筑材料。测量这些材料中的有毒有害物质有很大的难度。因此装修所造成的环境问题严重的困扰着人们，并无时无刻不对人们的身体健康产生威胁，这一问题也被人们不断重视。
甲醛是室内空气有害气体的一种，其特性无色，有刺激性气味，易与水和酒精相溶。当前，市面上常见的装饰材料中都含有甲醛。这些材料严重威胁着人们的身体健康，且其中所包含的甲醛难以发散，数十年间都会对人有影响。
氨也是空气中的有害气体之一，其特性具有较强烈的刺激性气味，易溶于水。室内空气中的氨主要来自劣质的装修材料和一些木质的装修材料。
而且氨属于碱性物质，能够对解除组织产生腐蚀和刺激的作用。在氨浓度较低的环境中，人们的眼睛和皮肤在沾水后会迅速与氨起反应。而在氨浓度较高的环境中，甚至会对人的皮肤造成烧伤。急性轻度氨中毒的现象包括：不自主的流眼泪，害怕光照，视线模糊，眼睛充血。
重度的氨中毒，包括使人的眼睛感到灼烧和疼痛，会引发包括白内障，失明，眼睛胀大在内的一系列严重后果。会使人的皮肤产生咖啡色，引起局部病变，并会伴随人的一生。
1.1.2课题研究的现实意义
不规范的室内装修操作所带来的严重影响，已经越来越被人们所重视。如何有效的防范这种危害的产生变的尤为重要。实时地检测室内气体是预防这类危害产生的重要手段之一。研究智能化装置来检测室内空气有害气体已经成为当下一个十分重要的课题。经过研究生产的智能化检测装置能够高效实时的检测室内空气成份及浓度，找到有害气体，并提前发出警报。
本课题主要是研究一种能够实时监测室内空气质量的检测装置，并具备以下的几点功能：
实时监测室内有害气体，并显示气体浓度；
在被测气体浓度超标时，能够及时发出警报；
实时显示温湿度。
1.2室内空气质量检测装置的国内外研究现状
在计算机技术的飞速发展下，单片机制造等技术的进步情况下。室内气体质量检测装置也趋向于更小，更精确，更实时的发展方向，同时，多更能于一体的检测装置也应运而生。由于集成芯片技术的发展，大量低功耗高集成度的集成芯片的生产，检测装置的功能也越发强大。从上世纪80年代开始，各种便携式的室内空气质量检测装置也相继问世。室内空气质量检测装置的发展主要经历了两个阶段。室内卫生组织也制定了相关的检测方法和标准。常见的有以下几种：比色法，色谱法，等等，这一系列的方法主要使用于第一阶段及实验室分析仪器阶段，这一类的方法具有分辨率高，准确性高的特点，一般用于标定和仲裁。但是显而易见的是它同时具有长周期，高成本，操作难度大等缺点。而近几十年，由于各电子技术，传感器技术的飞速发展，空气质量检测装置也产生了较大的改变，便携式空气质量检测装置成为主流。目前，检测室内空气质量检测装置主要使用的是电化学和光学原理相关的传感器。
现在的主要产品有美国生产的4160甲醛检测仪，专门用于室内空气甲醛浓度的检测，运用方面包括防疫，环境保护。
目前就国内室内空气质量检测装置的研究发展而言，距离国外水平还是有一些差距的，对比国内外现今的室内空气检测装置的研究状况我发现，虽然国内研究的产品存在价格低廉等有点，但同时也包含了功效简单，可靠性低等缺点。对此，将最新的技术融入到室内空气检测装置的研究中是必要的。
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