基于STM32單片機的空氣質量檢測儀設計

(南昌理工學院電子與信息學院 江西 南昌 330013)

基于STM32單片機的空氣質量檢測儀設計

袁高翔

(南昌理工學院電子與信息學院江西南昌330013)

設計了一種基于STM32單片機的空氣質量質量檢測儀，首先通過MQ-135空氣質量傳感器和GP2Y1010AU0F傳感器將NO2和SO2的濃度信號以及PM2.5濃度信號進行采集，通過調理電路之后送入到STM32單片機為核心的主控單元當中，最后再由LCD1602液晶進行顯示，經過相關試驗證明，該檢測儀具有體積小、重量輕、抗干擾性強、工作穩定等優點。

單片機；空氣質量；傳感器；檢測

引言

為了加大對于環境保護力度(特別是空氣質量)給子孫后代留下一個和諧秀美的生存環境，國家也在近些年出臺了一些列的相關措施，但是這些措施的前提是要能夠檢測出是要能夠檢測出空氣質量的相關參數，由于盡管市面上也出現了各種空氣質量檢測儀器，但是大多都是價格昂貴并且操作復雜，并且對于運行環境有一定要求，所以不利于大規模推廣使用，故此，利用現有的成熟元器件及其電子技術，設計一款體積小、重量輕、抗干擾性強、工作穩定就成為了當前電子行業的一個熱門話題。

一、總體設計

首先通過按鍵輸入實現對于空氣污染相關參數的上下線設定，確定污染范圍和等級。然后再通過MQ-135空氣質量傳感器和GP2Y1010AU0F傳感器將NO2和SO2的濃度信號以及PM2.5濃度信號進行采集，通過調理電路之后送入到STM32單片機為核心的主控單元當中，最后再由LCD1602液晶進行顯示，同時根據第一步的設置情況，對應于不同的污染等級，進行相應的LED指示燈顯示，并且利用蜂鳴器進行報警提示。系統工作原理見圖1：

圖1 系統工作原理框圖

上述的系統工作原理，可以將整個系統以設計為以STM32單片機為核心，總共分成6大模塊，既主控模塊，空氣質量檢測模塊、報警提示模塊、電源模塊以及液顯模塊。

(一)硬件設計

圖2 硬件設計電路圖

首先由設置模塊進行空氣質量上下限的設置，然后再由空氣質量檢測模塊則是通過MQ-135空氣質量傳感器和GP2Y1010AU0F傳感器將NO2和SO2的濃度信號以及PM2.5濃度信號進行采集，然后送給ADC0832進行模擬量到數字量的轉換，主控模塊由STM32單片機構成，通過晶振電路以及復位電路來構成一個最小系統，并且對于采集進來的數據進行處理，然后分別送給報由LED和蜂鳴器所構成警提示模塊來進行報警提示和液晶模塊進行當前空氣質量數據的顯示，整個系統的電源提供由5V電池組來構成。

(二)軟件設計

主程序開始首先執行初始化函數，初始化內容包括對定時器初始化和單片機輸入/輸出引腳的初始化。定時器30ms中斷1次更新系統顯示。液晶初始第1行顯示測量的NO2、SO2濃度和PM2.5的值。初始化完成后，程序開始對更新顯示標志位，調用傳感器檢測檢測程序，對煙霧傳感器的輸出和PM2.5傳感器的輸出進行判斷。若PM2.5標志置位，P2.6=1，蜂鳴器報警；若輕度污染標志置位P2.1=0，點亮LED2指示；若重度污染標志置位P2.2=0，點亮LED3指示；若良好標志置位P2.3=0，點亮LED1指示。執行完成后回到程序的開始處繼續循環向下執行。

軟件部分工作時，首先需要進行整個系統的初始化，主要是完成對于各個芯片引腳以及STM單片機定時器的初始化，之后，通過按鍵掃描程序，接收由設置模塊送來的NO2、SO2濃度和PM2.5環境參量信息，然后進行顯示及其報警提示及顯示。

圖3 軟件設計流程圖

[1]鄧嘉,王賢哲.基于GSM的遠程空氣質量監測系統設計[J].光學與光電技術,2015(02):80-83+89.

[2]劉華,鹿馨方,李珺煜.簡易室內溫度及空氣質量監測系統設計[J].電子產品世界,2015(10):46-48.

[3]倪淋一,楊旻,孫升琦.基于GSM的室內空氣質量監測系統設計[J].機電信息,2015(15):133-134.