(南昌理工學(xué)院電子與信息學(xué)院 江西 南昌 330013)

基于STM32單片機(jī)的空氣質(zhì)量檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

袁高翔

(南昌理工學(xué)院電子與信息學(xué)院江西南昌330013)

設(shè)計(jì)了一種基于STM32單片機(jī)的空氣質(zhì)量質(zhì)量檢測(cè)儀，首先通過(guò)MQ-135空氣質(zhì)量傳感器和GP2Y1010AU0F傳感器將NO2和SO2的濃度信號(hào)以及PM2.5濃度信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)調(diào)理電路之后送入到STM32單片機(jī)為核心的主控單元當(dāng)中，最后再由LCD1602液晶進(jìn)行顯示，經(jīng)過(guò)相關(guān)試驗(yàn)證明，該檢測(cè)儀具有體積小、重量輕、抗干擾性強(qiáng)、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

單片機(jī)；空氣質(zhì)量；傳感器；檢測(cè)

引言

為了加大對(duì)于環(huán)境保護(hù)力度(特別是空氣質(zhì)量)給子孫后代留下一個(gè)和諧秀美的生存環(huán)境，國(guó)家也在近些年出臺(tái)了一些列的相關(guān)措施，但是這些措施的前提是要能夠檢測(cè)出是要能夠檢測(cè)出空氣質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)，由于盡管市面上也出現(xiàn)了各種空氣質(zhì)量檢測(cè)儀器，但是大多都是價(jià)格昂貴并且操作復(fù)雜，并且對(duì)于運(yùn)行環(huán)境有一定要求，所以不利于大規(guī)模推廣使用，故此，利用現(xiàn)有的成熟元器件及其電子技術(shù)，設(shè)計(jì)一款體積小、重量輕、抗干擾性強(qiáng)、工作穩(wěn)定就成為了當(dāng)前電子行業(yè)的一個(gè)熱門(mén)話題。

一、總體設(shè)計(jì)

首先通過(guò)按鍵輸入實(shí)現(xiàn)對(duì)于空氣污染相關(guān)參數(shù)的上下線設(shè)定，確定污染范圍和等級(jí)。然后再通過(guò)MQ-135空氣質(zhì)量傳感器和GP2Y1010AU0F傳感器將NO2和SO2的濃度信號(hào)以及PM2.5濃度信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)調(diào)理電路之后送入到STM32單片機(jī)為核心的主控單元當(dāng)中，最后再由LCD1602液晶進(jìn)行顯示，同時(shí)根據(jù)第一步的設(shè)置情況，對(duì)應(yīng)于不同的污染等級(jí)，進(jìn)行相應(yīng)的LED指示燈顯示，并且利用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警提示。系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖1：

圖1 系統(tǒng)工作原理框圖

上述的系統(tǒng)工作原理，可以將整個(gè)系統(tǒng)以設(shè)計(jì)為以STM32單片機(jī)為核心，總共分成6大模塊，既主控模塊，空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊、報(bào)警提示模塊、電源模塊以及液顯模塊。

(一)硬件設(shè)計(jì)

圖2 硬件設(shè)計(jì)電路圖

首先由設(shè)置模塊進(jìn)行空氣質(zhì)量上下限的設(shè)置，然后再由空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊則是通過(guò)MQ-135空氣質(zhì)量傳感器和GP2Y1010AU0F傳感器將NO2和SO2的濃度信號(hào)以及PM2.5濃度信號(hào)進(jìn)行采集，然后送給ADC0832進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，主控模塊由STM32單片機(jī)構(gòu)成，通過(guò)晶振電路以及復(fù)位電路來(lái)構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)，并且對(duì)于采集進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后分別送給報(bào)由LED和蜂鳴器所構(gòu)成警提示模塊來(lái)進(jìn)行報(bào)警提示和液晶模塊進(jìn)行當(dāng)前空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的顯示，整個(gè)系統(tǒng)的電源提供由5V電池組來(lái)構(gòu)成。

(二)軟件設(shè)計(jì)

主程序開(kāi)始首先執(zhí)行初始化函數(shù)，初始化內(nèi)容包括對(duì)定時(shí)器初始化和單片機(jī)輸入/輸出引腳的初始化。定時(shí)器30ms中斷1次更新系統(tǒng)顯示。液晶初始第1行顯示測(cè)量的NO2、SO2濃度和PM2.5的值。初始化完成后，程序開(kāi)始對(duì)更新顯示標(biāo)志位，調(diào)用傳感器檢測(cè)檢測(cè)程序，對(duì)煙霧傳感器的輸出和PM2.5傳感器的輸出進(jìn)行判斷。若PM2.5標(biāo)志置位，P2.6=1，蜂鳴器報(bào)警；若輕度污染標(biāo)志置位P2.1=0，點(diǎn)亮LED2指示；若重度污染標(biāo)志置位P2.2=0，點(diǎn)亮LED3指示；若良好標(biāo)志置位P2.3=0，點(diǎn)亮LED1指示。執(zhí)行完成后回到程序的開(kāi)始處繼續(xù)循環(huán)向下執(zhí)行。

軟件部分工作時(shí)，首先需要進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的初始化，主要是完成對(duì)于各個(gè)芯片引腳以及STM單片機(jī)定時(shí)器的初始化，之后，通過(guò)按鍵掃描程序，接收由設(shè)置模塊送來(lái)的NO2、SO2濃度和PM2.5環(huán)境參量信息，然后進(jìn)行顯示及其報(bào)警提示及顯示。

圖3 軟件設(shè)計(jì)流程圖

[1]鄧嘉,王賢哲.基于GSM的遠(yuǎn)程空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].光學(xué)與光電技術(shù),2015(02):80-83+89.

[2]劉華,鹿馨方,李珺煜.簡(jiǎn)易室內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界,2015(10):46-48.

[3]倪淋一,楊旻,孫升琦.基于GSM的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息,2015(15):133-134.