目 录
引言 1
（一）研究的目的和意义 1
（二）国内外的研究现状 1
（三）课题内容的设计及方案 2
一、硬件设计 3
（一）系统简介 3
（二） STC90C51单片机的简单介绍 4
（三）传感器的选用 4
1．温湿度传感器 4
2．气体传感器 5
（四）模数转换电路的设计 6
（五）声光报警电路的设计 7
（六）按键电路的设计 8
（七）电路电源设计 8
（八）整体电路设计 9
二、软件设计 9
（一）主程序模块 10
（二）AD转换模块 12
（三）液晶显示模块 12
（四）声光报警模块 13
（五）按键模块 13
总结 14
致谢 15
参考文献 16
附录 17
引言
（一）研究的目的和意义
环境的新阶段是室内空气污染为主要形式的大气污染，也是在之后，由第三次工业革命带来的新形式污染问题，
空气质量检测器可以实时监测室内空气情况，有利于家庭和单位对室内空气的监控，创造良好的工作生活环境。单片机具有体积小、功率低、功能全、操作简洁等优势，在其基础上进行空气质量检测系统的研发是本文主要讨论的内容。这种空气质量检测系统可以对室内空气中有害物质含量进行预警性监控，方便人们随时掌握所处室内环境的空气质量，减少受到潜在伤害因素的威胁。
（二）国内外的研究现状
上世纪70年代起，国内对烟雾报警器展开了研制工作，由于技术和生产工艺基础有限，还停留在对国外烟雾传感器等先进技术产品的逆向研发上。烟雾传感器本身有极大的缺陷，对水分子过于敏感，并且晶体震动频率不稳定，极容易出现误报现象，实用性不强，逐渐被遗弃。目前使用最多的是气体传感器，也是空气检测领域最有潜力的发展方向。
现在空气质量问题成为人们在生活中极其注意的健康问题，空气质量检测成为新兴的行业，随着技术的不断发展成熟，这一领域市场日益繁荣，市场竞争亦愈加激烈，技术落后
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还停留在对国外烟雾传感器等先进技术产品的逆向研发上。烟雾传感器本身有极大的缺陷，对水分子过于敏感，并且晶体震动频率不稳定，极容易出现误报现象，实用性不强，逐渐被遗弃。目前使用最多的是气体传感器，也是空气检测领域最有潜力的发展方向。
现在空气质量问题成为人们在生活中极其注意的健康问题，空气质量检测成为新兴的行业，随着技术的不断发展成熟，这一领域市场日益繁荣，市场竞争亦愈加激烈，技术落后的众多小型企业不断消失。一些大型技术力量强的企业逐步占领更多的市场份额，例如河南汉威电子股份有限公司、深圳市豪恩实业有限公司等空气质量检测仪器厂家，他们生产的产品可以和国际知名品牌的产品相媲美，适用于专业空气质量检测清洁公司及空气污染问题研究单位。图1、2是国内市场比较受欢迎的家用空气质量检测仪器。 
 


图1 空气果 图2 空气盒子
经历过第一次工业革命的发达国家曾经遭受过严重的空气污染问题，他们对空气污染问题的重视在上世纪30年代就开始了，烟雾传感器在那个年代就已经达到了一定的技术水平。当时欧美资本主义国家大量使用煤炭作为工业原料，空气遭到了破坏性的污染，呼吸系统疾病成为死亡的主要原因，人们对这个问题的重视不断加强，同时政府对于严重的空气污染也很棘手，大力扶持空气质量检测企业进行科研开发，推动了该领域的市场发展。之后70年代石油危机，引起了人们对空气污染更为强烈的警惕，发达国家对空气检测技术的重视提上议程。二战后，科技的发展日新月异，空气质量检测产品呈现小型化、智能化的发展趋势，推动了该产品的生产和推广。图3为国外的空气质量检测产品。


图3 nest
空气质量检测现在主要依靠单片机控制技术及气体传感器技术的发展完善，国内外企业主要在这两方面进行研发，相比较而言，国外产品的操作更人性化，功能更为齐全。
（三） 课题内容的设计及方案
本文采用的单片机型号是STC90C51，结合气体传感器，研发出能提供室内空气温湿度、VOC气体进行监测，实时报警并提示检测结果等功能的空气质量检测器。气体传感器对有害物质的浓度变化非常敏感，能够将不同浓度的有害物质以电压信号的方式传递给单片机，再由单片机上的A/D转换电路将这些电压信号进行处理，从模拟信号转变为数字信息方式在液晶屏幕上显示。在设计时，根据不同的VOC气体浓度设置不同的阈值，一旦外界VOC气体浓度超过阈值，就可以通过报警系统提示使用者。
本文在研究空气质量检测器时，采用的方法是先收集各种有关的资料，整理总结这些资料中对这一课题的相关结论，对整个研发过程进行规划设计。在规划过程中，及时找出可能面对的问题难点，针对这些问题难点做好解决方案的设计。再利用调研的方式，了解人们对空气质量检测器的需求，在设计中加以充分考虑，开始研发，产品研发成型后，要对其进行测试、调整、完善直到完全满足设计要求。
本次研发的空气质量检测器具有VOC气体监测、空气温湿度检测、结果显示、超标报警等功能，用于数据采集的气体传感器是MCU型传感器，这是目前比较先进的传感器，可以及时、准确的将数据传递给单片机进行综合处理。在能源方面，采用锂电池，保证仪器持续高效的工作，同时还方便携带，减小仪器体积。在显示方面，采用了主流的LCD液晶显示屏，有良好的显示效果及交互功能。图4为系统框图。


图4 系统总框图
一、硬件设计
（一）系统简介
本次研发的空气质量检测器使用的单片机STC90C51具有强大的处理能力，对于空气中的有害物质VOC气体能够做到高敏感度、高预警能力，同时也可以处理空气中的温湿度，并将这些信息显示在屏幕中。锂电池作为仪器的动力能源，保证了高效性、持续性、可便携性等性能。LCD液晶显示屏清晰明了的功能及结果显示，提供更好的人性化功能设置。在VOC气态浓度超过设置的阈值时，声音和光亮结合的警示系统能够及时的提示使用者。对于家庭、单位等场合，该仪器还具有体积小、节约能源、操作简洁等特点，对于室内空气的监测控制提供了有效的保障。
单片机STC90C51具有优异的处理性能，其运行时的能源消耗也比较低，气体传感器对周围空气进行感应，针对不同气体物质的敏感度不同，产生不同电压，这种电压信号会以模拟形式的信号传递给A/D转换电路，进过单片机的处理后在通过LCD显示屏进行显示。同理空气温湿度也是利用相应的传感器与单片机相之间得了连接进行传递处理并显示的。当空气中VOC气体浓度超过了依据国家标准设置的阈值时，单片机会与警报系统进行通信，发出预警信号。
（二）STC90C51单片机的简
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