摘 要

甲醛（Formaldehyde）是一种刺激性气体，它无色无味，因此人们很难察觉到它的存在。在室内的家具和装饰材料中，人们常常会用到甲醛，因为它能够起到防腐和防虫的作用。目前，已有多项研究表明，人们长期处于超标准浓度甲醛的环境中，将对健康产生不利影响。因此，该设计旨在建立一个甲醛监测系统，帮助人们实时了解所处环境的甲醛浓度值，以降低其对人类健康的影响。

本设计使用AT89S51作为主控核心CPU，配有电化学传感器检测室内甲醛浓度。电化学传感器会收集到空气中的甲醛浓度数据将其转化为模拟信号。经过处理后的模拟信号，被转化为单片机可以识别的数字信号，传送给单片机进行分析处理。本设计从人们的基本生存需求出发，注重以人为本，确保人们远离甲醛等有毒气体对现代社会的危害。同时，对未来智能家居的发展具有重要意义。

关键词：单片机；甲醛；实时监测；净化

Abstract

Formaldehyde is an irritant gas, colorless and tasteless, and its existence is difficult to detect. Formaldehyde is often used in interior furniture and decoration materials, because it can prevent corrosion and insects. At present, a number of studies have shown that people are in the environment of super standard formaldehyde concentration for a long time, which will have adverse effects on health. Therefore, the design aims to establish a formaldehyde monitoring system to help people understand the formaldehyde concentration value of the environment in real time, so as to reduce its impact on human health.

In this design, MCU is used as the core CPU, and electrochemical sensor is used to detect indoor formaldehyde concentration. The electrochemical sensor will collect the formaldehyde concentration information in the air and convert it into electrical signal. After a series of electrical signal processing, it is converted into analog signals that can be recognized by the SCM and transmitted to the SCM for analysis and processing. This design starts from people's basic living needs, pays attention to people-oriented, and ensures that people are far away from the harm of formaldehyde and other toxic gases to modern society. At the same time, it is of great significance to the development of smart home in the future.

Key Words: SCM; formaldehyde; real time monitor

目 录

摘 要 3

Abstract 4

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 甲醛浓度检测研究现状 1

1.3 本文的主要研究工作 2

第2章 系统总体方案设计 2

2.1 系统设计的基本要求 2

2.2 系统设计框图 2

第3章 硬件电路设计 3

3.1 单片机最小系统 3

3.2 甲醛检测电路 5

3.3 甲醛净化电路 7

3.4 显示电路 8

3.5 报警电路 8

第4章 软件部分设计 9

4.1 主程序设计 9

4.2 数据转换程序设计 11

4.3 液晶显示程序设计 11

4.4 报警程序设计 12

第5章 仿真结果及误差分析 13

5.1 仿真过程及结果 13

5.2 误差分析及解决方案 15

参考文献 17

附 录 18

致 谢 19

绪论

课题研究背景和意义

科技为我们的生活来带了许多便利，它给我们建造出了一所所房屋，满足我们生活和工作上的各种需求。对于大多数人而言，长时间处于室外的时光已经成为了过去式，人类的日常生活便是不断地重复从一栋建筑转移到另一栋建筑，从一个房间转移到另一个房间的过程。然而，室内并不是像我们所认为的那样是一个绝对安全、健康的环境，许多因素在潜移默化中影响着我们的身体。其中，甲醛是影响人类健康的最主要因素之一。它来源于室内的家具，装修材料和装饰物中。

在室内的板材和家具中，我们常常可以发现甲醛的存在。其中，甲醛主要起两个作用：一是用作胶粘剂，提高板材的硬度，使其更耐用，用途更广泛。二是作为防腐剂防虫防腐。但是，如果在室内装修中使用复合板，不可避免地会在复合板中残留一些甲醛，这些甲醛会慢慢地释放到周边环境中。这是室内环境中甲醛的主要来源。此外，复合板也可用于制造家具。一些低成本、低质量的家具，或者无良厂家生产的不合格家具，也有可能是复合板，其甲醛浓度超过国家标准值。此外，一些室内的装饰材料，如油漆、壁纸等，也会含有一定量的甲醛以延长保质期和使用寿命。由此可见，在一个现代的室内环境中，我们总是有着暴露在超标准浓度甲醛环境下的风险。

作为一种无色无味的刺激性气体，甲醛属于一级致癌物。如果人们长期暴露在超标准浓度甲醛的环境中，其患癌症等恶性疾病的概率将大大提升。但是，由于甲醛本身的性质，人的眼睛无法识别甲醛的存在，眼睛和鼻子对低浓度甲醛的刺激也没有反应。因此，人们很容易在不知道的情况下，暴露在超标准浓度甲醛的环境中，这将对自身健康产生不利影响。因此，迫切需要设计合适的甲醛监测净化系统，实时显示室内环境中甲醛的浓度，帮助人们避免甲醛的危害。

甲醛浓度检测研究现状

对于甲醛浓度的检测，目前主要有以下几种方法：①色谱法；②层析法、③电化学传感器法。这些方法基于不同的原理，因此各有其优点和局限性，适用于不同的领域^[14]。

其中，色谱法依据朗伯比尔定律，利用了不同物质对光的吸收度不同的原理来检测甲醛浓度。2,4-戊二酮、比色酸、酚试剂等都可以用于色谱法的检测。层析法是根据不同物质在性质上的差异，将混合物分离。该方法能够准确地检测复杂样品。但对设备要求高，步骤复杂繁琐，不适合现场快速检测，不能满足室内甲醛检测仪的要求。电化学传感器法是直接将检测物质的浓度信息转化成电信号，具有结构简单，成本低的优点。优质的电化学具有十分稳定的性能，能满足室内检测甲醛浓度所要求的测量范围和分辨率。通过电化学甲醛传感器与单片机结合的甲醛检测仪，还可以根据实际需要，适当修改以满足需求^[7]。

本文的主要研究工作

本文共分为七个章节，每个章节的具体研究内容如下所示：