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致谢 29
基于单片机控制的空气质量检测系统设计
引言
越来越多的人开始注重身体健康，在这个智能化的时代，人们迫切想实时知道自己生活环境的空气质量情况，以采取措施净化空气，提高空气质量呵护身体健康。故设计一个能实时检测室内空气质量的检测仪就显得很有必要，本系统正是在此背景下开发设计的。
当今传感器、单片机技术，因其高效简易，已成为目前广泛应用和研究的重要技术，对于空气质量检测的智能系统也是适宜的，故将此技术应用于本设计。本系统将以模块化的设计思想设计空气质量检测仪，这是一款实用性的设计，在家庭生活方面具有很好的发展前景，对改善人们的生活质量有重要意义。
1. 系统方案的总体设计
本设计对室内空气质量进行检测并显示，所以要有相应的有害气体检测模块和显示模块，有害气体浓度受温湿度影响很大，所以在这里温湿度一并检测。为了及时有效的检测和显示，要有相应的核心控制系统[1]。所以系统的总体设计思路是：用传感器对所测量对象进行检测，并将测量得到的电信号送到中央处理器进行处理，最后将处理结果送由显示器显示。系统总体结构框架图如图1：
系统的总体结构图
传统式的仪器测量相对比较稳定，如水银温度计，结果直观，易操作，现在依然有些地方需要用到。但传统式的温湿度检测器很难将测量结果以电信号的形式传给控制器，而随着技术的发展，人们不仅仅要知道测量的各种参数而且希望将结果送由控制器及时处理，而摆脱人为控制的繁琐，使测量和处理更具智能化。现代传感器就应运而生，现代传感器集物理测量与信号转换于一体，能将测量的结果直接转换为相应的电信号，而与控制器（单片机）直接进行通信，有害气体传感器就是这样的器件。因此，现在系统级的传感器都使用这种含有数字校准的复合式传感器，本设计采用的有害气体浓度检测传感器是MQ135，它是一种复合式传感器，既能提供模拟信号，也能提供数字信号。
本系统要实现的是有害气体浓度和温湿度的测量、显示和控制功能，因此，系统的总体结构分为采集、显示、系统控制和超值报警装置等几大模块。以下将对几大模块设计方案分别进行分析。
1.1 有害气体浓度和温湿度采集模块的选择
目前，常见的传感器主要有模拟式传感器和数字式传感器两种，它们的具体特点如下：
(1) 模拟式传感器：传统的模拟传感器需要先将从模拟传感器得到的模拟信号经过信号取样、信号放大和模数转换的处理，才能将转换得到的表示测量值的数字信号传给处理器[2]。传感器的敏感元件测量得到非电物理量信号，然后经过传感器以外的转换器件将其转换为微处理器可处理的数字信号，在这设计过程中要考虑的环节比较多，这样就需要相当多的测试元器件，降低了集成化程度。并且由模拟信号到数字信号的转换精度也不一定非常高，其中有一定的非线性存在，兼容性也较差。
(2) 数字式传感器：数字传感器可以把测量得到的模拟信号直接转化为数字信号与处理器直接相连，而其中不需要什么转换器件，用数字传感器能使数据易于存储，能保证测量得到的数据不会轻易丢失且电磁兼容性良好[3]。
综合考虑系统的成本和传感器的优缺点及发展状况，本设计有害气体浓度传感器模块选用MQ135,它有两种工作模式，一种是集成式的数字信号输出，一种是配合其他器件的模拟信号输出，这里温湿度传感器也采用数字式的（DHT11）。
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