基于STM32单片机的空气质量检测仪设计

2017-09-15

福建质量管理 2017年12期

(南昌理工学院电子与信息学院江西南昌 330013)

袁高翔

(南昌理工学院电子与信息学院江西南昌330013)

设计了一种基于STM32单片机的空气质量质量检测仪，首先通过MQ-135空气质量传感器和GP2Y1010AU0F传感器将NO2和SO2的浓度信号以及PM2.5浓度信号进行采集，通过调理电路之后送入到STM32单片机为核心的主控单元当中，最后再由LCD1602液晶进行显示，经过相关试验证明，该检测仪具有体积小、重量轻、抗干扰性强、工作稳定等优点。

单片机；空气质量；传感器；检测

引言

为了加大对于环境保护力度(特别是空气质量)给子孙后代留下一个和谐秀美的生存环境，国家也在近些年出台了一些列的相关措施，但是这些措施的前提是要能够检测出是要能够检测出空气质量的相关参数，由于尽管市面上也出现了各种空气质量检测仪器，但是大多都是价格昂贵并且操作复杂，并且对于运行环境有一定要求，所以不利于大规模推广使用，故此，利用现有的成熟元器件及其电子技术，设计一款体积小、重量轻、抗干扰性强、工作稳定就成为了当前电子行业的一个热门话题。

一、总体设计

首先通过按键输入实现对于空气污染相关参数的上下线设定，确定污染范围和等级。然后再通过MQ-135空气质量传感器和GP2Y1010AU0F传感器将NO2和SO2的浓度信号以及PM2.5浓度信号进行采集，通过调理电路之后送入到STM32单片机为核心的主控单元当中，最后再由LCD1602液晶进行显示，同时根据第一步的设置情况，对应于不同的污染等级，进行相应的LED指示灯显示，并且利用蜂鸣器进行报警提示。系统工作原理见图1：

图1 系统工作原理框图

上述的系统工作原理，可以将整个系统以设计为以STM32单片机为核心，总共分成6大模块，既主控模块，空气质量检测模块、报警提示模块、电源模块以及液显模块。

(一)硬件设计

图2 硬件设计电路图

首先由设置模块进行空气质量上下限的设置，然后再由空气质量检测模块则是通过MQ-135空气质量传感器和GP2Y1010AU0F传感器将NO2和SO2的浓度信号以及PM2.5浓度信号进行采集，然后送给ADC0832进行模拟量到数字量的转换，主控模块由STM32单片机构成，通过晶振电路以及复位电路来构成一个最小系统，并且对于采集进来的数据进行处理，然后分别送给报由LED和蜂鸣器所构成警提示模块来进行报警提示和液晶模块进行当前空气质量数据的显示，整个系统的电源提供由5V电池组来构成。

(二)软件设计

主程序开始首先执行初始化函数，初始化内容包括对定时器初始化和单片机输入/输出引脚的初始化。定时器30ms中断1次更新系统显示。液晶初始第1行显示测量的NO2、SO2浓度和PM2.5的值。初始化完成后，程序开始对更新显示标志位，调用传感器检测检测程序，对烟雾传感器的输出和PM2.5传感器的输出进行判断。若PM2.5标志置位，P2.6=1，蜂鸣器报警；若轻度污染标志置位P2.1=0，点亮LED2指示；若重度污染标志置位P2.2=0，点亮LED3指示；若良好标志置位P2.3=0，点亮LED1指示。执行完成后回到程序的开始处继续循环向下执行。

软件部分工作时，首先需要进行整个系统的初始化，主要是完成对于各个芯片引脚以及STM单片机定时器的初始化，之后，通过按键扫描程序，接收由设置模块送来的NO2、SO2浓度和PM2.5环境参量信息，然后进行显示及其报警提示及显示。