基于单片机的智能空气净化器的设计毕业论文

基于单片机的智能空气净化器的设计毕业论文

目录

1引言 (1)

1.1课题研究背景 (1)

1.1.1大气污染现状 (1)

1.1.2 空气净化器发展史 (2)

1.2课题研究意义 (2)

1.3 课题主要任务 (3)

2系统方案 (4)

2.1系统结构 (4)

2.2装置结构组成 (4)

2.2.1环境空气质量检测部分 (4)

2.2.2 负离子空气净化器设备驱动部分 (5)

2.3 声光报警系统电路的驱动部分 (6)

2.4 系统功能设计 (7)

3系统硬件设计 (8)

3.1控制系统设计 (8)

3.1.1 STC12C5A60S2单片机简介 (8)

3.1.2 STC12C5A60S2单片机的部结构 (8)

3.2 QS-01空气质量传感器 (10)

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3.2.1 QS-01空气质量传感器简介 (10)

3.2.2 QS-01的结构 (10)

3.3 红外线控制 (11)

3.3.1红外线装置简介 (11)

3.3.2红外线遥控装置编码 (12)

3.4 液晶屏显示器 (13)

3.4.1液晶显示器简介 (13)

3.4.2 液晶显示原理及分类 (13)

3.5负离子空气净化器 (15)

3.5.1负离子空气净化器的简介 (15)

3.5.2 负离子发生器结构 (16)

4 软件设计 (17)

4.1主程序设计 (17)

4.2红外遥控设计 (19)

4.3液晶屏显示设计 (19)

4.4 QS-01传感器工作设计 (19)

5 系统的调试及实验结果 (21)

结论 (22)

附录 (23)

参考文献 (36)

致谢 (37)

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1引言

1.1课题研究背景

1.1.1大气污染现状

随着生活的日益发展，人们的生活水平日渐提高，同时也伴随着很多问题的产生，由于人们对工业发展做造成的负面影响预料不够，预防不及时，造成了现在我们所要面临的三大危机：资源短缺、环境污染、生态破坏。环境污染，如今重要的有大气污染，土壤污染以及水体污染，每一个都与我们的生活息息相关，严重影响着我们的生活质量，严重影响着我国可持续发展的政策，所以我国也非常重视对环境的改造与还原，让我们重回一个没有污染的绿色环境，但这是一个长久的事情，俗话说冰冻三尺非一日之寒，环境的优化非一朝一夕可以完成的。生活中可以时时看到的污染就是大气污染，PM2.5一直危害着我们的健康。PM2.5即细颗粒物，细颗粒物指环境空气中直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能在空气中悬浮较长时间，其在空气中含量浓度越高，则空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的一部分，但它对空气质量和能见度等的影响不可忽视。与其他的大气颗粒物相比，PM2.5有如下特点：粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远。根据这些特点看，PM2.5对人体健康和大气环境质量的影响更大。

如今我们的生活节奏变快，网络时代的来临让我们的生活更加方便，足不出户便可知天下事，不出一门，天下事物皆可送来。这样的生活节奏，让我们在非常长的时间处于一个半封闭的空间。虽然这样的生活非常方便，但是在如今的空气污染下，虽然我们不出去，但是颗粒污染依然无声无息的发生在我们的身边，无论是开门关门的瞬间，或是外出回来，或是朋友走访，都会在不知不觉间将污染颗粒带到我们生活的空间，毕竟我们处于一个大的空间之中，地球！所以不可避免的会受到伤害。

如今大气污染如此严重，我们要预防其的危害，预防的办法除了减少工业污染，我们在家的时候也是可以做到的，有三种方法可以明显的预防PM2.5：

1、过滤法

包括空调、加湿器、空气清新器等，优点是明显降低PM2.5的浓度，缺点是滤膜需要清洗或更换。

2、水吸附法

超声雾化器、室水帘、水池、鱼缸等，能够吸收空气中的亲水性PM2.5，缺点是增加湿度，憎水性PM2.5不能有效去除。

3、植物吸收法

植物叶片具有较大的表面积，能够吸收有害气体和吸附PM2.5，优点是能产生有利气体，缺点是吸收效率低，有些植物会产生有害气体。

1.1.2 空气净化器发展史

空气净化器起源于消防用途，1823年，约翰和查尔斯·迪恩发明了一种新型烟雾防护装置，为的是保护消防员进行消防工作时免受烟雾的侵袭。

1854年，一个名叫约翰斯·滕豪斯的人在前辈发明的基础上又取得新进展：通过数次尝试，他了解到向空气过滤器中加入木炭可从空气中过滤出有害和有毒气体。

第二次世界大战期间，美国政府对放射性物质开始进行研究，他们需要研制出能够过滤出所有有害颗粒的方法，以保证室的空气质量与安全，使科学家可以呼吸，于是HEPA过滤器应运而生。在20世纪50、60年代，HEPA过滤器一度非常流行，很受防空洞设计和建设人员欢迎。

进入20世纪80年代，空气净化的重点已经向各种空气净化的多样性转变，如家庭空气净化器。过去的过滤器显得非常单一，只能在去除空气中的恶臭和有毒气体方面有良好的功能，但对于霉菌孢子、病毒或细菌则明显乏力，而新的家庭和写字间用空气净化器，不仅能清洁空气中的有毒气体，还能净化空气，去除空气中的细菌、病毒、灰尘、花粉、霉菌孢子等。

现在，空气净化器针对不同的效果与环境有了不同的的设计制作方式，并且每一次技术的变革都为人们室空气品质的改善带来显著效果。而这一切目的只有一个：希望能净化室空气来提高人们的生活质量。

1.2课题研究意义

本次开发的空气净化器主要是：针对室空气环境污染问题严重，通过空气质量传感器检测室空气环境质量，采用了单片机为微处理器，对采集模块输入的信号进行有效的分析处理，从而达到净化室空气，保持室空气质量，为室提供一个空气洁净的环境的目的。

室气净化器使用方便、不受时间、空间的过多限制，可随时净化室空气、清除有害气体，具有较强的杀菌、净化空气、除异味等功能，对于长时间在室的人们来说，本空气净化器显得尤为重要，它能使室环境空气比外面更加清新和洁净，有益于人们精神集中、心情舒畅，更有益于健康。

1.3 课题主要任务

根据以上所述，以单片机为控制核心，接收到传感器的信号为开关，启动空气净化装置。空气净化装置可以进行灵敏度的调节，设置不同的质量预警值，当达到预警值时自动开启工作模式，也可以在特定情况下，手动开启净化装置，进行空间的空气净化。

主要研究工作有：

1、以单片机为核心，进行数据的处理与对设备的调试。

2、QS-01传感器的应用

3、红外控制装置的应用

4、液晶屏显示的应用

5、负离子空气净化器的应用

2系统方案

2.1系统结构

本课题设计由环境空气检测部分、A/D数据转换部分、人机界面显示部分、继电器电路驱动部分以及报警电路驱动部分，环境空气质量检测通过QS-01传感器检测设备空间的空气质量，根据环境质量的优劣，传感器的数据输出端输出响应的线性模拟量电压，传感器DATA端输出的检测电压信号直接传输给A/D数据转换芯片ADC0831，模数转换芯片及外围驱动电路的搭建，使得芯片接收到的模拟量电压信号通过芯片部的集成电路将模拟量信号转换成单片机可识别的纯数字量信号，供单片机进行数据的