论文总字数：13442字

摘 要

随着科技的日益发展，各类装饰材料、家具均含有有毒气体，对人类居住的生活环境产生了不利影响。由于市场上测试仪器价格高昂，不利于普及。因此，本课题旨在设计一种易于使用，价格廉价且方便携带的气体浓度监测系统。

本课题设计了一种基于STC单片机的甲醛监测仪器，本课题主要由气体传感器MQ138、LCD1602和ADC0809等组成，其供电电源采用的是锂电池，整体结构简单，便携性好。主要功能可以实现对室内空气质量状况进行实时监测，当甲醛浓度在空气中的含量超出设定的上限值时，会向用户发出警报，同时用户也可以自行设定甲醛气体浓度报警上限，提高产品的灵活性。

关键词：单片机；气体传感器；气体检测；

Design of indoor air pollution monitoring system

Abstract

With the advancement of science and technology, all kinds of decorative materials and furniture contain toxic gas that has a negative impact on the living environment and seriously affects human safety and health. Because the price of detection instruments on the market is generally high, which is not conducive to popularization, this subject aims to design a convenient gas detection system that is easy to use and inexpensive to apply to the gas concentration monitoring of the indoor environment.

This subject has designed a formaldehyde gas based on STC microcontroller to detect indoor environment, which can realize the real-time collection, processing, display, alarm and other functions of the toxic gas. This subject is mainly composed of gas sensors MQ138, LCD1602 and ADC0809, etc. And this subject is powered by lithium batteries and has good portability. Gas sensor use MQ138 to monito formaldehyde gas which is venomous than other gas and utilize LCD1602 to display the concentration of formaldehyde constantly .It also has the function of control other device to alarm and set the unlimited concentration of formaldehyde.

Key words: MCU; Gas sensor; Gas detection;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景与意义 1

1.1.1 甲醛的特性与危害 1

1.1.2 室内空气中甲醛的来源 1

1.1.3 研究意义 1

1.2 课题的国内外概况及发展趋势 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.2.3 室内污染监测发展趋势 3

1.3 论文主要研究内容 3

1.4 本章小结 3

第二章 系统器件选择方案 4

2.1 设计要求 4

2.2 主控模块选型 4

2.3 甲醛气体传感器的选择 5

2.4 显示模块的选择 6

2.5 本章小结 7

第三章 系统硬件电路设计 8

3.1 主控模块电路设计 8

3.1.1 STC89C52芯片简介 8

3.1.2 主控模块电路最小系统设计 9

3.2 甲醛气体采集模块电路设计 9

3.2.1 甲醛传感器简介 9

3.2.2 A/D转换器简介 10

3.2.3 甲醛检测模块设计 11

3.3 液晶显示模块电路设计 11

3.4 按键电路设计 13

3.5 报警电路设计 13

3.6 电源电路设计 14

3.7 本章小结 14

第四章 系统软件设计 15

4.1 软件设计总体架构 15

4.2 各功能模块介绍 16

4.2.1 数据采集模块软件流程图 16

4.2.2 数据处理模块 16

4.2.3 显示模块软件流程图 17

4.2.4 键盘模块软件流程图 18

4.3 本章小结 19

第五章 软硬件的制作及调试 20

5.1 系统的焊接与调试 20

5.2 数据采集与分析 22

5.3 本章小结 24

第六章 总结与展望 25

6.1 全文总结 25

6.2 展望 25

致 谢 26

参考文献 27

绪论

课题研究的背景与意义

甲醛的特性与危害

甲醛气体的特点是一种无色且具有强烈刺激性气味的气体。在国家标准中规定居室和公共场所甲醛气体浓度的上限值分别为0.08mg/m³ 和0.1mg/m³。当人体的体内吸入较高浓度的甲醛气体后，人会出现很多不适的症状，比如眼睛痛、头痛、皮炎、色斑等。

室内空气中甲醛的来源

1、室内装修所用的合成材料，如细工木板、刨花板等。

2、一些无良的制造商使用不合格的板材来谋取利润，导致室内家具甲醛含量过高。

3、在化妆品、喷雾剂等日用品种均存在不同浓度的甲醛。[^[1]]

研究意义

室内环境是人们生活和工作的空间，包括办公室、图书馆、休息室、自习室、健身房、酒店、商场等公共场所，且在室内的空气质量会直接影响人的生活和工作的效率。由于现代城市的快节奏使得人们待在室内的时间逐渐延长，因此室内的空气质量对人们的健康非常重要。随着社会改革步伐逐渐加快，空气质量的问题也愈发突出。室内环境成为人们赖以活动的必要场所，良好的空气质量能提高人们工作的效率，但是近年来，室内空气环境受到了严重的污染，对日常生活工作带来恶劣的影响，与此同时人类的健康造成了伤害。[^[2]]故对此提出一种适合家庭的经济、便捷的空气污染监测设备，能够在日常生活中保护用户人身健康，具有重要的现实意义。

课题的国内外概况及发展趋势

国外研究现状

为了测量空气中甲醛含量，国外如PPM、COSMOS等公司研发出了各种类型的检测仪器。主要包括光度计、比色计、电化学分析仪等等。相对于国内而言，发达国家的检测仪技术处于业内顶尖水平。比如日本公司开发的手持式仪器，该仪器的基本原理是使用分光光度法，通过化学反应产生的物质颜色的差异，再使用光电二极管来检测色差，通过光电二极管输出的电压分析出甲醛气体的浓度。同样是手持式检测仪，由美国公司研制的微型有毒气体检测仪器具有高灵敏度，高性能等特性。

如美国INTERSCAN公司研制的Interscan4160系列，该仪器的技术指标如表 1.1所示：

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