基于MSP430G2553单片机的室内空气质量监测系统设计

基于MSP430G2553单片机的室内空气质量监测系统设计

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。

2.3MQ-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：

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[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。