室内空气净化系统设计与实现

龙源期刊网室内空气净化系统设计与实现作者：陈吹信梁彪盛来源：《硅谷》2011年第16期摘要：随着人们生活水平的不断提高，人们对空气质量的需求也不断提高。空气净化系统不仅能对周围空气实时监测、显示，并能对污染空气进行排除，而且能释放负离子，净化空气。本系统基于AT89S51单片机，通过检测器检测空气中的污染，运用ADC0831模数转换芯片进行模数转换，再经过单片机做数据处理后启动外围硬件设备实行空气质量的显示与警告和空气的净化。关键词：单片机；空气净化；模数转换中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0820101－01随着人民生活水平的不断提高，人民对健康越来越重视，传统的空气对流已经满足不了现代生活的需求，家庭室内空气净化已经逐步引起关注，对应的空气净化器应运而生。本设计基于单片机AT89S51，采用空气自动检测装置，当空气污染达到一定程度时，自动启动抽风机排除污染空气，同时启动空气负离子发生器，净化空气。该系统操作简单，性价比高，具有一定的实际应用价值和发展优势。1系统结构本系统分四大部分，如图1所示。第一部分是空气检测部分，通过空气检测器QS-01检测室内空气，得到相应的模拟信号电压，并把该信号传到ADC0831进行模数转换，得到数字信号，传给单片机处理；第二部分是数据分析处理部分，包括晶振电路，复位电路以及单片机本身，这部分用于分析空气检测到的数字信号，经过分析计算后，再输出相应的处理数据；第三部分是空气污染程度显示部分，分析空气污染程度，单片机发出信号，通过显示屏、LED和蜂鸣器做出相应的显示和警告；第四部分是空气净化部分，分析空气污染程度来净化空气，当空气污染超过设定值时，直流电机启动，抽风机把室内污染空气抽出，同时负离子发生器启动，净化室内空气。2主要硬件设计2.1空气检测部分如图2所示。QS-01中1脚接+5V电压，2脚接10K电阻，3脚接地。在系统开始检测空气质量时候，1脚和3脚之间的电阻工作发热，他们之间的电压被称为加热电压。他们之间的电阻为加热电阻。它们的作用在于预热QS-01元器件，使元器件工作得更好，使其灵敏度更龙源期刊网高。当QS-01检测到空气质量开始变化的时候，1脚和2脚之间的电阻变少，两端电压也变少。2脚和3脚之间的电压变大。然后把该电压传送到模数转换芯片ADC0831中的2脚，空气污染程度越高，2脚和3脚之间的电压就越高。当数据传输到单片机经过数据分析后，可以知道空气的污染程度，从而达到检测空气的目的。在本系统设计中，QS-01元器件中的2脚的电压变化在+5V之内，笔者把少于2.539V电压为空气质量好，把大于2.539V而少于3.808V电压时候为空气质量中等，把大于3.808V电压为空气质量差。值得注意的是，不同地区空气质量的不同而使预设值会不同。ADC0831对2脚输入的信号进行模数转换，生成的数字信号从6脚输出，输入到单片机P1.6脚。2.2空气净化部分如图3所示。Q1接蜂鸣器和负离子发生器，作用是为了它们工作状态一致。Q2接5V继电器再接直流排风机。当空气质量好的时候，P3.5端口为高电平，Q2工作在截止状态，继电器没有吸合，12V电机没有工作。P2.3端口也为高电平，Q1工作在截止状态，负离子发生器没有工作，扬声器也不发声。当空气质量中等的时候，P3.5端口为低电平，Q2工作在饱和状态。继电器中的线圈因为电产生磁的原因，使继电器开关闸刀吸合，+12V电压加到12V排风电机中，直流排风机开始工作。而P2.3端口为高电平，Q1工作在截止状态，负离子发生器和扬声器没有工作。当空气质量差的时候，P3.5端口为低电平，12V电机开始工作。而且P2.3端口为低电平，Q1工作在饱和状态，负离子发生器开始工作，扬声器也发出报警声。3软件处理插入电源后，单片机开始工作，QS-01空气检测元器件开始预热并开始检测四周空气的变化。当空气没有受到任何污染的时候，QS-01检测到的空气是良好的，这时候系统中的LED显示绿灯灯。LCD1602显示屏中显示AIR：MIDDLEMOTTOR：OFF，表示空气质量现在处于良好状态，排风机工作状态是关闭状态。当QS-01检测到空气受到污染后，经过数据的分析判断是否是中等污染，如果是则系统中的LED显示蓝灯。LCD1602显示屏中显示AIR：MIDDLEMOTTOR：ON，显示屏意思是空气质量现在是中等污染，直流排风机工作状态是启动状态。如果经过数据分析不是中污染，则进入下一个判断：空气是否是强污染。当空气受到强污染的时候，则系统中的LED显示红灯。LCD1602显示屏中显示AIR：BADMOTOR：ON，表示这时的空气质量现在是强污染，排风机工作状态是开启状态。而且这时候蜂鸣器发出警告，负离子发生器的输出端发出大量的电子，而电子无法长久存在于空气当中，立刻会被空气中的氧分子捕捉，从而形成负离子，达到净化空气效果。如果经过数据分析后检测到的空气质量不是强污染的时候，则系统回到开始时候，实行重新判断。4结论龙源期刊网室内空气净化系统主要由单片机和外围驱动电路构成，该系统能不停地监测周围的空气质量，并作出相应的动作，该系统经过反复调试后运行良好。该系统能广泛应用在家庭、办公室、豪华会所等，具有较好的实际应用价值。参考文献：[1]郭天祥，51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.[2]蒙晋佳、韩桂华，空气负离子发生器产品状况[J].医疗卫生设备，2003（12）.[3]侯玉宝、李成群，基于Proteus的51系列单片机设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2008.作者简介：陈吹信，硕士，讲师，目前于广东技术师范学院天河学院任教，研究方向：电子通信；梁彪盛，广东技术师范学院天河学院毕业，学士，研究方向：电子信息工程。