摘 要

伴随着生活水平的提高，人们对空气质量的要求逐渐提高，空气质量问题俨然成为当今最引人关注的问题之一。本文介绍一种基于电化学传感器的空气质量检测仪。在硬件电路的设计上，选用电化学传感器作为敏感元件，当被检测气体扩散至传感器内部时，在传感器工作电极上发生氧化还原反应，产生一个微弱的电流信号，电流信号通过信号调理电路转换为电压信号，电压信号经过A/D输入到单片机，进行信号处理，通过按键和LCD与操作者进行通信。在软件设计上，采用模块化设计对各功能模块分别编写程序，再编写总程序。该系统能够测量出甲醛、苯和氨气的浓度值并且能显示出测量时的温度，同时具有时钟显示的功能，根据我国《空气质量检测标准》要求，室内甲醛浓度的标准值为0.10mg/m,室内氨气浓度标准值为0.20mg/m,室内苯浓度的标准值为0.11mg/m。

关键词:空气质量；电化学传感器；AT89C52；

Abstract

With the improvement of living standards, people's demand for air quality gradually improved, air quality problems have become one of the most concerned problems. This paper is introduced a kind of air quality detector based on electrochemical sensor. In the hardware circuit design, Electrochemical sensor is selected as the sensitive element, when the interior of the tested gas diffusion to the sensor, the sensor electrode oxidation reduction reaction, produce a weak current signal, signal current through the signal conditioning circuit transformation into a voltage signal, voltage signal after A/D input to the microcontroller, signal processing, communication through the buttons and LCD with the operator. In the software design, the modular design of the functional modules were written procedures, and then wrote the general program. The system can measure the concentration of formaldehyde, benzene and ammonia and can display the temperature, while having the function of the clock display, According to China's "air quality inspection standards" requirements, indoor formaldehyde concentration of the standard value is 0.10mg/, indoor ammonia concentration standard value is 0.20mg/, indoor benzene concentration standard value is 0.11mg/.

Key words: air quality； electrochemical sensor； AT89C52；

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1甲醛、苯和氨气的危害 1

1.1.2甲醛、苯和氨气的来源 1

1.2国内外研究现状 2

第2章 概述 3

2.1方案总概述 3

2.1.1方案对比 3

2.1.2 方案的确定 4

2.2软件设计 4

第3章 硬件电路设计 5

3.1电化学传感器简介 5

3.1.1 甲醛电化学传感器 6

3.1.2 氨气电化学传感器 8

3.1.3 苯电化学传感器 9

3.2信号调理电路简介 11

3.2.1电流/电压转换电路设计 11

3.2.2滤波电路设计 13

3.2.3电源转换模块MORSUN A051S-WR2简介 14

3.2.4 MORSUN A051S-WR2的管脚及引脚说明 15

3.3单片机的选择与简介 15

3.3.1 单片机的选择 15

3.3.2单片机最小系统的设计 15

3.3.3电源模块设计 17

3.3.4 USB转串口程序下载模块 18

3.4 模数转换芯片的选择 20

3.5时钟芯片的选择与简介 21

3.6 DS18B20温度传感器介绍 23

3.7 蜂鸣器部分 24

3.8 1602字符型LCD简介 24

3.8.1 1602LED简介 24

3.8.2 1602的指令说明及时序 25

3.8.3 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 27

第4章 PCB电路板设计及布局 28

4.1 PCB电路板的简介 28

4.2模块布局 28

4.2.1 单片机部分 28

4.2.2供电部分的布局 29

第5章 软件设计 30

5.1编写语言的选择 30

5.2各模块流程图 30

5.2.1主程序流程图 30

5.2.2 A/D转换模块流程图 31

5.2.3按键模块流程图 31

5.2.4时钟模块流程图 32

5.2.5 液晶显示模块 32

第6章 实物展示和成本预算 33

6.1实物展示 33

6.2成本预算 35

第7章 结束语 36

参考文献 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1引言

1.1.1甲醛、苯和氨气的危害

甲醛是一种无色,具有强烈刺激性气味的极易挥发性气体，易溶于水和有机溶剂，常温下成气态,挥发速度随着温度的升高而增加。甲醛是一种有较高毒性的物质。根据我国室内空气质量国家标准(GB/T18883-2002)规定甲醛每小时均值浓度不超过0.10 mg/m^3[1]。人长时间吸入少量甲醛之后容易引发慢性中毒，严重的时候可能会出现粘膜充血和一些皮肤刺激症等症状。全身表现出头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物性神经紊乱等。

苯是一种在常温下为无色、带有芳香气味的可挥发性透明液体。苯是致癌物质之一，主要对人体的中枢神经及肝功能有损害。苯对造血细胞具有严重威胁，吸入过量可导致人们（尤其是孕妇）出现血细胞载血能力下降出现贫血、抵抗力降低易感染、皮下出血等疾病。孕妇长期吸入低浓度苯会导致胎儿畸形，罹患各种先天型病症。根据我国室内空气质量国家标准(GB/T18883-2002)规定苯浓度每平方米不得超过0.09毫克^[1]（苯≤0.09(mg/m3)）。