摘要：随着中国的经济发展，人们开始不断改善自己的居住环境。室内空气质量的好坏直接影响到人体的健康，其中甲醛和PM2.5的危害更是亟待解决的问题。本文针对目前存在的问题设计了一种室内空气质量检测系统，该系统以AT89C52微控制器为核心，利用甲醛传感器和PM2.5粉尘传感器将室内的空气质量数据进行采集，通过WIFI通信模块传递给手机，由手机直观地显示室内空气质量数据值。从而实现了空气质量数据的采集和远程接收的功能.
0引言
随着科学技术发展迅速，各种新型房子被人们设计出来，新房子装修时由于装修木材以及油漆涂料中含有甲醛，它们会挥发到室内，人体吸入高浓度甲醛后会出现头痛、心悸以及神经紊乱等不适；另一方面，近年来，雾霾严重影响了人们的生活，室内PM2.5被吸入人体后会直接进入人体从而引发哮喘、非致命心脏病等疾病。由于每个人平均有70%的时间在室内度过，对甲醛和PM2.5的测量就更是迫在眉睫。本文设计的是一种基于WIFI的室内检测甲醛和PM2.5的空气质量检测系统，该系统体积小、功耗低、操作简单、并且能够由手机APP显示测试结果，适用于居民小区和高层写字楼的用户。
1系统总体方案设计
由于本设计是测量甲醛和PM2.5，故使用甲醛传感器和PM2.5粉尘传感器。本系统以AT89C52组成的单片机最小系统为核心。由于甲醛传感器产生的电信号十分微弱，不能直接与控制电路相连接使用。因此，将其首先经过一个放大电路，将信号放大，再经过模/数转换电路将模拟信号转换成数字信号，并将数据传送给AT89C52微控制器。同时，PM2.5粉尘传感器对室内的PM2.5的浓度值数据进行采集，同样由ADC0832模/数转换电路将PM2.5检测电路输出的模拟量转换成数字量，并将数据传送给AT89C52微控制器。微控制器接收到两个传感器的数字信号后对信号进行处理分析。将处理的结果通过WIFI模块传递给手机，由手机显示出测量值。系统总体结构图如图1所示。
2系统硬件电路设计
2.1系统总体电路设计
在本设计中，核心控制单元是由单片机最小系统构成。单片机最小系统分为3部分：复位电路、晶振电路、时钟电路。单片机最小系统以AT89C52单片机为核心，AT89C52具有低功耗、高性能的优点。功能是以单片机为控制单元,将两个传感器经过AD转换电路传递过来的数字信号进行处理，之后马上将处理过的信息传输给HLK-M35嵌入式串口WIFI模块。系统总体电路图如图2所示。
2.2数据采集电路设计
数据采集电路分别对甲醛和PM2.5进行采集，本设计所采用的甲醛传感器是CH20，该传感器对醛、醇、酮芳族化合物具有非常高的灵敏度。故让其金属电极与室内挥发的甲醛气体发生反应，产生与挥发的甲醛浓度成正比的电图1系统总体结构图Fig.1Systemoverallstructure信号。该电信号经过放大电路和A/D转换电路后，由模拟信号转化成数字信号。本设计所采用的PM2.5传感器是夏普GP2Y1010AU，该传感器中心有个小洞，通过让室内空气自由流过，定向发射LED光，然后检测经过空气中灰尘折射过后的光线来判断灰尘的含量。PM2.5传感器的Vout引脚输出灰尘浓度的模拟电压信号,将该引脚通过A/D转换器与单片机的串口连接,将粉尘浓度值数字化后传送给单片机。
2.3信号放大电路设计
由于甲醛传感器传递过来的电压信号很微弱，需要进行信号的放大。该信号经过放大电路的放大，已经可以满足基本要求，能够与单片机控制电路相连接。
2.4A/D转换电路设计
因为甲醛传感器和PM2.5传感器传递过来的信号是模拟信号，故需要将模拟信号转化为数字信号。因此，系统加了两个A/D模数转换电路。A/D转换电路采用ADC0832模块，ADC0832是一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。它将从放大电路接收到的模拟数据信号通过DI数据输入端，轻易地实现模/数转换，将最后得到的数字信号通过CHO输出给单片机最小系统。
2.5WIFI无线数据传输电路设计
本设计WIFI模块采用的是HLK-M35WIFI模块，配置简单方便，WIFI模块的2.4G稳定型串口直接就可以接入单片机。RXD串口接单片机的TXD串口，波特率匹配9600，完美支持802.11b/g/n协议，用户不需要使用任何驱动，只需要把AT89C52单片机当成普通串口使用，就能实现远程数据传输功能。
3系统软件设计
在硬件已经确定的基础上，要用软件来实现其需要达到的功能。相比较其它语言，C语言程序可读性强、编写方便、快捷。所以，本系统采用C语言编写。本系统软件设计主要分为：系统初始化模块、驱动传感器模块、AD模数转换模块、甲醛数值和PM2.5数值计算及手机显示等模块，各个模块都有非常重要的作用。单片机AT89S52通过软件程序实现对硬件设备的控制和测量，并通过WIFI模块传递给手机APP。手机APP的程序是由androideclipse开发的，主要用来显示甲醛和PM2.5的浓度值。具体是由HLK-M35嵌入式串口WIFI模块通过2.4G稳定型串口将AT89C52单片机处理过的两个数值显示出来。系统软件流程图如图3所示。
4系统测试
将基于WIFI的室内空气质量检测系统分别放在卧室、客厅、厨房，在3个场景对空气质量进行检测。经过测试，该系统硬件正常工作，软件能稳定运行。成功地实现了对甲醛和PM2.5的检测功能。系统测试结果如表1所示。
5结束语
甲醛和PM2.5对人体健康有较大危害，许多疾病的诱发都与这两个因素有关，有必要采取一些措施来监测室内的甲醛含量和PM2.5。本设计制作的基于WIFI的室内空气质量检测系统由手机来显示结果，能够使用户随时随地了解当前室内空气质量，满足用户的生活需要，且携带方便，具有极高的实用性。
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