基于MSP430G2553单片机的室内空气质量监测系统设计论文_徐嘉辉,朱浩强,陈奕兴,程海玉

(嘉兴学院 浙江嘉兴 314001)

摘要:良好的空气质量是人们健康生活的重要保证。现设计一种基于单片机的室内空气质量监测系统,使人们能够对室内空气质量的数据有了解。该系统以MSP430G2553单片机为核心,利用MQ-138甲醛传感器来收集室内甲醛气体浓度的数据,DHT11温湿度传感器来收集室内的温湿度的数据,GP2Y1010粉尘检测传感器来检测室内的可吸入肺颗粒物浓度。液晶显示屏显示收集的各种检测的数据,若数据超过设定的上限值,则发出报警。

关键词:单片机;温湿度传感器;甲醛传感器

引言

当前家庭收入不断提高,人们对室内装修的审美有了更高要求,使用各种各样的家装材料。同时建筑物密闭程度不断提高,通风不及时,这使装修材料和家具等散发的有害气体不能有效地排出室外,空气质量严重影响了家庭成员的身体健康。因此,采取设计一个简易的家用系统是有效的检测空气质量的手段。

1 系统总体设计

该室内空气质量监测系统主要由两个部分组成:硬件电路部分和软件部分。

在硬件电路上,利用GP2Y1010粉尘检测传感器和MQ-138甲醛传感器来收集室内的可吸入肺颗粒物和甲醛气体的浓度数据,产生的模拟信号,经过处理后,并输出给单片机;用LCD显示温湿度、可吸入肺颗粒物和甲醛浓度。如果室内的可吸入肺颗粒物或甲醛浓度的数据超过设定值,报警系统将发出警报。可通过按键电路设置系统参数。在软件上,模块程序包括液晶显示子程序、按键扫描子程序、温湿度、甲醛和室内的可吸入肺颗粒物的数据处理子程序。子程序都相互独立,便于修改和功能扩展。系统硬件电路主要包括:MSP430G2553单片机、粉尘传感器电路、甲醛传感器电路、液晶显示电路和报警电路。系统结构框图如图1所示。

2.3 MQ-138甲醛传感器

MQ-138甲醛传感器具有低价格、快响应速度、高灵敏度、稳定性好的特点,可用于检测甲醛浓度的半导体传感器。该系统用于室内有害气体的检测,要对室内的醇类、醛类、芳族化合物等有机溶剂进行探测,所以选择MQ-138甲醛传感器作为检测元件。MQ-138甲醛传感器将采集到的气体浓度信号转换为电信号,气体浓度的变化转化为传感器内阻的变化,再转换为电压的变化,即将该气体的浓度信号转换为模拟电信号,该模拟电信号传送到单片机的A/D端口转换为数字信号。

3 系统软件设计

3.1 主程序流程图

图3-1 主流程图

该系统通电后,先进行初始化,再循环调用数据采集处理、LCD12864显示、按键扫描、报警几个模块子程序,完成空气质量检测工作。通电后,传感器工作,CPU不停地扫描按键动作,并对传感器采集的数据做实时处理,判断温湿度、甲醛、可吸入肺颗粒物浓度是否超过设定值。若温湿度、可吸入肺颗粒物和甲醛浓度中的任意一个数据超过设定值,则进入报警系统子程序,并通过显示屏显示三个数据的值,再进入下一个循环;若检测到的数据都不超过设定值,则只通过液晶显示屏显示数据的值,直接进入下一个循环。主流程图如图3-1所示。

3.2空气质量数据处理

在工作状态下,MQ-138甲醛传感器,DHT11温湿度传感器,GP2Y1010粉尘检测传感器实时采样,采集的信号经过A/D转换处理后,在单片机内部,转换为对应的浓度数据。

4 小结

本系统具有功耗低、体积小、精度高、适应性强的特点,有很好的实用价值。通过不同的传感器去监测室内温湿度、可吸入肺颗粒物和甲醛气体的浓度数据,经过单片机的处理后,实现显示和报警功能。当可吸入肺颗粒物浓度值超过设定值时,启动报警功能,来提示用户注意空气质量情况并采取措施。软件设计分成不同的模块,易于修改,今后也可以加入更多模块实现更多的功能。该系统除了家庭使用,也可以监测车内等不同环境的空气质量。

参考文献:

[1]朱颖.基于单片机的室内粉尘与异味检测系统设计[J].自动化与信息工程.2015,第1期:37-40.

[2]师宝山,张贵州.气体传感器在多参数气体检测仪中的应用[J].仪表技术与传感器,2007,6:22—25.

[3]李萍.基于ARM的室内空气质量监测系统的设计[D].成都:西南交通大学,2010.

[4]李萍,苏燕辰,郭太春.基于ARM的室内空气质量监测仪的设计[J].中国测试,2010.36(5):52-58.

基金项目:本文得到嘉兴学院大学生创新项目资助

作者简介:

徐嘉辉,男,1995年生,浙江宁波人,嘉兴学院南湖学院电气工程及其自动化专业学生,研究方向为电气控制。

论文作者:徐嘉辉,朱浩强,陈奕兴,程海玉

论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期

论文发表时间:2017/9/6

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基于MSP430G2553单片机的室内空气质量监测系统设计论文_徐嘉辉,朱浩强,陈奕兴,程海玉
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