摘 要

人的一生，会有接近百分之九十的时间在室内活动，室内空气质量高低与人的健康状况息息相关。随着社会发展和经济水平的提高，越来越多人对生活质量有了更高的要求，人们也更渴望保持长期良好的身体状况。对于室内空气质量来说，有很多会对人们健康有负面影响的因素，如过高的室内粉尘浓度、超标的挥发性有毒气体等等。PM2.5浓度、甲醛浓度是室内空气质量的重要指标，城市内络绎不绝的汽车、日夜运作的工厂等都会排放大量的PM2.5，对人们的呼吸系统造成损伤。此外，在一些新装修的缺乏通风的室内区域，甲醛浓度会高于全国标准的6到40倍，长期处于污染超标的环境中导致甲醛中毒。人类感官对空气质量的感觉较为薄弱，大多数人无法判断室内空气质量是否差，也都没有意识到我们的一些日常活动会降低室内空气质量。在此背景下，家用空气净化器是十分必要的。

本文介绍了一种基于51单片机的家用空气净化器，利用单片机以及其扩展模块实现了对室内甲醛、PM2.5浓度的采集、显示、以及参数设置等功能。

关键词：单片机；A/D转换；程序设计

ABSTRACT

People spend nearly 90% of their lives indoors, and indoor air quality is closely related to their health.With the development of society and the improvement of economic level, more and more people have higher requirements on the quality of life, and people are more eager to maintain long-term good health.For indoor air quality, there are many factors that will have a negative impact on people's health, such as excessive indoor dust concentration, excessive volatile toxic gases and so on.PM2.5 concentration and formaldehyde concentration are important indicators of indoor air quality. The continuous stream of cars and factories running day and night in cities will emit a large amount of PM2.5, which will cause damage to people's respiratory system.In addition, in a few newly decorated lack ventilated indoor area, formaldehyde concentration can be higher than national standard 6 to 40 times. People exposed in the environment that formaldehyde exceed secure standard for a long time can be poisoned.Human senses have a weak sense of air quality. Most people cannot judge whether indoor air quality is poor or not, and they are not aware that some of our daily activities will reduce indoor air quality.In this context, household air purifiers are essential.

This paper introduces a household air purifier based on 51 MCU, which realizes the collection, display and parameter setting of indoor formaldehyde and PM2.5 concentration by using single chip microcomputer and its expansion module.

KEY WORDS: sensor ; MCU ; A/D conversion ; programming

目录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 选题背景 1

1.3 国内外发展状态 2

1.3.1 空气中粉尘的检测方法 2

1.3.2 空气中粉尘的处理方法 3

1.3.3 空气中甲醛的检测方法 3

1.3.4 空气中甲醛的处理方法 4

1.4 本文主要工作 4

第2章 系统方案设计 5

2.1 基本内容和目标 5

2.2 总体设计方案选择 6

2.2.1 方案一 6

2.2.2 方案二 7

2.2.3 结论 7

2.3 单片机的选择 7

2.3.1 单片机备选方案 7

2.3.2 结论 8

2.4 粉尘传感器的选择 8

2.5 甲醛传感器的选择 10

2.6 无线通信模块选择 13

2.7 空气净化方式选择 14

第3章 硬件系统设计 15

3.1 单片机最小系统 15

3.2 DHT11传感器 15

3.3 SHARP GP2Y1051AU0F粉尘浓度传感器 18

3.4 ZE08-CH2O甲醛传感器 21

3.5 ADC0832 21

3.5.1 ADC0832引脚 22

3.5.2 ADC0832工作原理 23

3.6 键盘输入及报警电路 24

3.7 HC-05蓝牙无线传输模块 25

3.8 EEPROM及键盘设计 26

3.9 风扇设计 26

3.10 总体电路图 28

第4章 软件设计 29

4.1 单片机程序设计 29

4.2 蓝牙串口发送至手机显示 30

第5章 软硬件联调 31

第6章 经济性及环保性分析 33

6.1 成本分析 33

6.2 环保性分析 35

第7章 结论 36

参考文献 37

致 谢 39

第1章 绪论

1.1 前言

时代的发展，科技水平的提高，高覆盖度的轻重工业，大大地提高了人们的生活水平，无论是衣食住行，对比以前都方便了很多。但与此同时，高速发展也带来了许多副产物，例如过度砍伐树木，导致水土流失、温室效应；大量的光污染，影响了物种的繁衍；工业化排放的废气，导致了城市空气质量的大幅下降，让市民染上疾病。而如今，环保以及健康越来越被人们所重视，一次又一次新的排放标准发放，一次又一次的环保提案被摆上桌案，同时，也越来越多的市民关注废水废气排放和自己所处环境情况。在此大前提下，自来水净化器、室内空气净化器等器械应运而生，市民们在监测自己的生活环境同时也自己开动仪器对其进行改善，本次选题就是在此背景下确定的。

1.2 选题背景

室内空气污染一直被美国环境保护署（EPA）及其科学顾问委员会列为最重要的环境公共健康风险之一。^[1]普通人估计90％的时间都在室内，因此室内空气质量（IAQ）对公众健康构成重大风险。 空气质量差可能会导致短期健康问题，例如疲劳和恶心，以及慢性呼吸系统疾病，心脏病和肺癌。 据估计，美国每年的成本和生产力损失为100至200亿美元，与病态建筑综合症相关，这种综合症被定义为描述急性健康和不适的影响，这些影响似乎与室内空气质量和建造建筑物所花费的时间有关。^[2]

有许多因素使IAQ问题复杂化。 首先，大多数现有的空气质量测量设备都是专为专业人士设计的。 这样的系统很昂贵并且超出普通用户的范围。 其次，人类感官对空气质量的感觉较为薄弱，因此，大多数人无法判断室内空气质量是否差。 出于同样的原因，大多数人都没有意识到我们的一些日常活动会降低室内空气质量。