论文总字数：17092字

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

2 系统总体设计 3

2.1 系统总体结构 3

2.2 STC90C51单片机简介 4

2.3 MS1100气体传感器 5

2.4 ADC0809模数转换芯片 5

2.5 74LS74四分频芯片 6

2.6 LCD1602液晶显示屏 7

2.7 集成稳压电源7805 8

3 系统硬件设计 8

3.1 时钟电路 8

3.2 复位电路 9

3.3 气体传感器接口电路 9

3.4 四分频电路 11

3.5 模数转换电路 11

3.6 键盘电路 12

3.7 声光报警电路 13

3.8 显示电路 13

3.9 电源电路 15

4 系统软件设计 15

4.1 编程的语言选择 15

4.2 软件系统功能需求 15

4.3 软件系统设计 16

4.3.1 主程序流程 16

4.3.2 设置流程 16

4.3.3 气体浓度采集和显示流程 16

4.3.4 模数转换流程 17

5 系统测试 18

6 结束语 20

参考文献 21

致谢 22

基于单片机的便携式空气质量检测仪

次旺卓嘎

, China

Abstract: This paper mainly introduces the design and realization process of portable air quality detector based on single chip. This system builds hardware platform with the key of single chip STC90C51, and owns the functions of collecting, detecting and displaying the information of formaldehyde, benzene and toluene in enclosed space. This system uses a sensor with small size, light weight and low power consumption to collect data. It chooses the dot-matrix LCD, i.e. LCD1602, to display data, which is an excellent man-machine dialogue interface. It is powered by integrated-circuit voltage regulator 7805, and thus has good versatility and portability. The sound and light alarm system is also designed to realize the alarms when the harmful gas concentration exceeds the threshold value. The system has simple circuit, high precision and good real-time performance.

Keywords: STC90C51; air quality detector; harmful gas

1 绪论

空气质量是人类生存不可忽视的问题，空气质量的好坏影响人们心身的健康与否。好的空气质量给人创造清新的环境，让人健康地成长，给人带来舒适的心情、活跃的精神。随着我国经济社会的迅速发展，人民生活水平不断的提高，人们对空气质量问题及健康的问题高度重视，空气状况也受到越来越多的关注，特别是居住环境人们尤其重视。人们为了改善自己的居住环境，采取了很多的办法，从各种各样表面精华漂亮的家具到屋里的装修等。然而，出乎意料的是这些看似是改善居住环境条件的办法实际上对自己的居住环境带来了不易发现的空气污染，这些空气污染给人体带来很多疾病甚至会有生命的危险；我国相关部门检验调查室内家具等装饰品发现，空气污染源的68%是家具材料，这些材料能挥发出很多种的有毒有害气体，包括甲醛、苯、甲苯等。室内有毒气体主要来源有家具的油漆以及家具的材料，新装修的房子的原材料等，现今人们已经注意到这些有毒气体，并对它们的污染已经日益重视起来^[13]。

本课题设计的基于单片机便携式空气质量检测仪检测封闭空间内（室内或车内）的空气质量，主要检测甲醛、苯、甲苯等污染物质；也可用于家庭装修和汽车尾气空气品质检测，能够实时了解空气质量。

1.1 研究背景

空气质量问题关系到整个地球的明天，因此我国也已逐渐关注空气污染带给人们的不利与风险，特别是人们长时间居住的地方“室内”。我国相关各部位，如环境总局和卫生局等部门相继发布了多个室内空气质量范围和标准，其中《室内空气质量标准》是发布在2002年，具体数据情况见表1.1。此这一标准中，明确规定了室内环境相关参数的标准数据，例如，细菌总数、温湿度、有毒气体等。

随着电子技术的逐步发展，空气质量检测器正逐渐由模拟化向数字化、集成化、网络化和智能化方向发展。智能空气质量检测器把空气质量测量电路、A/D模数信号转换电路、数据处理电路、外围硬件接口电路集成到一个芯片上，有些空气质量检测器还设有一个或多个微控制器（MCU）。

一些发达国家在空气质量监测技术和空气质量检测器研发领域更为先进，具有稳定性、耐高温、耐腐蚀、高可靠性、高精度、更广泛的空气测量等优点，但其价格相对不菲。我国空气质量检测器的发展历史开始于20世纪80年代，起步比较晚，技术水平相对比较薄弱，与国外相比我国传统的集成空气质量检测器还存在一定的差距或不足，具体体现在检测器的质量、精确度、稳定性上以及缺乏创新意识，因而目前有一些高精密的检测器大部分是从国外购买。

表1.1 室内空气质量标准