【摘 要】 设计了一种基于单片机的智能空气净化系统。通过传感器实时采集空气中 PM2.5 、甲醛等有害健康物质的浓度，将各项数据显示到液晶显示屏，当浓度超过设置的警戒值时，控制蜂鸣器发出警报。根据浓度大小控制空气净化器电机转速，实现空气净化器的智能控制，空气质量差时，实现快速空气净化；空气质量好时，能省电降低噪音。实验表明，该系统对清除室内空气污染物质、提高室内空气质量有良好的效果。
0 引言
随着生活水平的提高，人们对生活环境舒适度的要求也随之提高，室内装修也越来越精致。室内装修材料的大量使用，不可避免地使室内甲醛浓度增高，影响家庭成员的身体健康。
环境与室内空气的污染，催生了人们对空气净化器的需求。本文设计了一种基于单片机的智能空气净化系统，通过各种传感器实时采集室内空气质量数据，显示到液晶显示屏，并根据采集的各项数据，控制电机转动速度，实现空气净化器的智能控制。
1 系统设计
1.1 系统整体设计
本系统由主控制单片机 、空气检测传感器、空气净化电机、数据显示器与网络模块组成，如图1所示。
单片机：基于软件程序规模与单片机ROM容量大小，选用 AT89C52 。使用单片机处理各传感器采集的数据，根据数据判断空气质量，驱动电机转动。持续采集空气质量数据，根据前后数据变化，反馈到电机转速的变化上。
数据显示LCD：采集的空气PM2.5、甲醛浓度以及实时电机转速数据，通过液晶显示屏显示。电机驱动：风扇驱动采用 PWM（Pulse Width Modulation）控制直流电机的转速 。由于选用的单片机中没有 PWM 输出功能，本系统中采用定时器与软件控制来实现PWM的输出。WIFI 模块：为了与其他智能家居进行连接通信，设计中添加WIFI模块与其他智能电子产品或者本地无线网络连接，将空气质量数据保存至网络数据库。
空气检测传感器：本系统包含PM2.5、甲醛浓度测量功能，需要两种传感器分别检测 PM2.5 与甲醛浓度。
1.2 PM2.5传感器
系统选用光学灰尘传感器（GP2Y1010AU0F）来检 测 空 气 中 PM2.5 值 。 光 学 灰 尘 传 感 器（GP2Y1010AU0F）对检测非常细的颗粒非常有效，并且常用于空气净化系统。传感器引脚 1 连接220uF电容和150欧姆的电阻，引脚2连接单片机的P3.2，引脚5是粉尘浓度的模拟量输出，连接模数转换器（ADC0832）通道1。具体电路图如图2所示。
1.3 甲醛传感器
系统选用 ZE08-CH2O 型电化学甲醛模组来检测空气中的甲醛浓度 。它利用电化学原理探测空气中的甲醛，具有良好的稳定性与选择性。该型传感器内置温度传感器，可进行温度补偿，能够进行数字与模拟输出。传感器引脚 3 接地，引脚 4 接电源，引脚 5连接单片机 P3.0口，具体电路图如图 3所示。
2 软件流程
智能空气净化系统的软件主流程如图4所示。系统软件采用 C 语言编写，在 Keil μ Vision4 中编译。每隔 3分钟从传感器中获取 PM2.5浓度与甲醛浓度数据，并将获取的数据显示到液晶模块中。 如果任何一种物质浓度超过设置的警戒值，触发蜂鸣器报警2分钟，设置电机全速转动，驱动空气净化装置提高室内空气质量，降低有害物质浓度。如果空气质量低于警戒值，设置电机低速转动，维持空气质量的同时，降低噪音、节省电力。