室内空气质量监测控制系统的设计

摘要：空气是人类赖以生存的基本条件，但是人们常常忽略所呼吸空气的质量，本系统基于STC89C51实现，采用传感器进行各项参数的实时监测，将室内的各项控制系统（空调、排风系统，空气净化器等）融为一体，使得室内的空气质量不断改善。

关键词：STC89C51；传感器；空气质量； 控制系统

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对室内空气质量的要求越来越高，室内空气质量的好坏，直接影响人们的身体健康，所以空气质量尤为重要，本文基于各种传感器设计了一款智能空气质量检测控制系统，对空气质量实时检测，并进行智能控制。

1 总体方案设计

系统以STC89C51单片机为控制器，结合传感器实现空气质量检测控制系统。检测控制系统的设计分为硬件和软件两部分。总体方案如下图1所示：该系统主要由温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、粉尘浓度传感器等部分、控制器部分、空气净化器、空调、排气扇等驱动部分、显示模块等等组成。系统对室内温湿度、二氧化碳浓度以及粉尘状态实时监测，并通过显示模块显示。当温湿度超过正常的范围则打开空调进行温湿度的调节。当二氧化碳浓度过高会打开通风设备。当粉尘浓度超出正常范围，控制空气净化器的打开和关闭。

2 硬件设计

本系统的硬件设计分别为传感器信号采集模块、驱动器模块和显示器模块。下面介绍部分主要模块。

2.1二氧化碳浓度信号采集模块

本次设计所用的二氧化碳传感器为CDM4161，CDM4161有别于固态或者液态电解质气体传感器，半导体气体传感器是利用半导体材料的各种化学特性将空气中含有的特定气体（即待测气体）以适当的电信号检测或定量的器件。CDM4161对空气中CO2气体浓度的测量范围为400～4000 ppm，并且在空气中对CO2气体有高选择性.而对一氧化碳和甲烷等气体不敏感，CDM4161内部集成的单片机可对传感器采集到的信号处理和自动校准，以使其输出的电平值与CO2气体的浓度保持良好的线性关系。

2.2驱动器模块

单片机驱动空调、空气净化器、排风扇等开启均采用红外遥控进行控制，红外遥控就是把红外线作为载体的遥控方式。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。图2.1为红外遥控原理图，遥控发射具有键盘矩阵，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在38kHz的截波上，激励红外光二级管产生具有脉冲串的红外波，通过空间的传送到受控机内的遥控接收器。在接收过程中，红外波信号通过光电二级管转换为38kHz的电信号，此信号经过放大、检波、整形、解调、送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。

2.3显示模块

对于本系统要有显示装置完成显示功能。显示器最好能够显示数据、图形。考虑到同种LCD显示器的屏幕越大体积越大，功耗越大的特点，在同类产品中選用了AMPIRE128X64液晶显示模块。该型号显示器消耗电量比较低，可以满足系统要求。该类液晶显示模块采用动态的液晶驱动，可用5V供电。

3 软件设计

图3.1为系统程序流程图，以C语言为开发语言，系统不断检测各个传感器采集的数据，并进行比较，当采样值大于设置值，则打开相对应的设备。

4 结束语

该系统结构简单，实用性强，能够帮助人们量化空气质量的好坏，并能够自动打开净化设备实施空气质量的调节，系统融合了多个传感器，检测多项参数，充分实现了空气质量的优化。

参考文献：

[1]徐连城，基于单片机空气质量检测系统[J]. 电子技术，2015.07：23～25.

[2]姚永平，STC125628AD 单片机系列 1T 8051 单片机中文指南 http：//www. mcu-memory. com .

基金项目：陕西服装工程学院专项科研计划项目（2017KYZ05）。