论文总字数：24605字

摘 要

随着近年来空气质量的不断下降和雾霾等问题的出现，让人们对于空气质量愈发担忧。空气中的粉尘以及各种污染物，不断地冲击着人们的健康。室内空气中的微粒、PM2.5 、VOC浓度和其它有害物质不断地损害着人们的身体健康。在生活水平不断提高的今天，人们对于室内空气提出了更高的要求。本论文针对这一问题，采用C8051F020单片机与传感器数据采集相结合设计出一种具备室内通风效果和过滤效果的新型空气净化装置， 这对室内空气净化器的发展具有很好的推动作用。

关键词：空气净化器 单片机 PM2.5检测 VOC检测

Abstract

With the continuous decline in air quality in recent years, the emergence of the haze and other issues, people increasingly worried about air quality. In the air of dust, and a variety of pollutants and continue to impact on people's health. Indoor air particles, bacteria, viruses and other harmful substances accumulated damage to people's health. With the improvement of living standards, people put forward higher requirements for indoor air quality. Aim of this design is to solve this problem, the use of C8051F020 SCM and sensor data collection produced by the combination of a have indoor ventilation effect and filtering effect of the new air purification device, which promote the development of the indoor purification technology.

Key Words:air quality declining ;Control system ;PM2.5 detection; VOC detection

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文研究内容 2

第二章 中央控制净化器控制系统设计 4

2.1 控制系统的需求分析 4

2.2 中央空气净化器的净化系统结构与控制方案设计 5

2.2.1系统结构设计 5

2.2.2控制方案设计 7

2.3 中央空气净化器的硬件选型 8

第三章 空气净化器软件开发 14

3.1传感器数据采集 14

3.1.1温湿度传感器 14

3.1.2 VOC传感器 21

3.1.3 PM2.5传感器 23

3.2单片机的控制 26

3.2.1自动控制 26

3.2.2 手动控制 29

第四章 系统测试 33

4.1.2自动测试过程 33

4.1.3自动检测 34

4.2 手动控制测试 34

4.2.1手动测试方案 34

4.2.2 自动测试过程 36

4.2.3手动测试结果分析 37

4.3测试过程记录 38

结束语 40

参考文献 41

致谢 43

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1研究背景

近年来，国内经济飞速发展,人们的生活质量日渐提高,但是我们的环境空气质量却在不断的下降,严重的空气污染状况,给人们的呼吸和身体健康带来了严重的影响。其主要污染源主要分为煤烟型污染,空气中悬浮的大量的细颗粒粉尘,工业化的生产所产生的硫化物和汽车排放的氮氧化物尾气的浓度占比正逐年上升,使空气的质量日渐下降^[1]。

近年来,人们对于居住环境的质量和身体健康给予的关注越来越多,如何防止空气污染,改善环境空气质量是社会的热点话题之一。为了处理装修带来的污染和城市空气污染所带来的室内空气污染等问题,空气净化器越来越受到中国家庭的青睐,慢慢地成为一种新兴的家用电器。

最近几年,我国的空气净化器市场呈现出一种较好的发展态势,国内外不少企业都开始关注到空气净化器这一行业，其成为了最热门投资行业之一。

1.1.2研究意义

本文的研究符合大环境的需求,符合社会的需求，具有非常实用的研究价值。通过多方面的学习对空气净化器做出了进一步的认识和了解。

1、中央空气净化器的定义:所谓的空气净化器是指能够吸附、分解或者转化空气中的各种污染物,能够有效地清洁空气提高空气质量的产品。在家居、医疗、工业等领域都有着较为广泛的应用。单机类的家用空气净化器占据了家居领域市场的绝大部分。去除空气中的颗粒污染物是单机内的家用空气净化器的最主要的功能,包括粉尘（VOC)、室内的PM2.5等,同时还可以解决由于装修或者其他原因导致的室内空气下降、地下空间、车内挥发性有机物空气污染等问题。由于相对封闭的空间中空气污染物的释放有不确定性和持久性的特点,因此空气净化器的使用成为净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的最好方法之一^[2]。

2、中央空气净化器的普及状况:目前空气净化器在西方等发达国家中普及率比较高,空气净化器例如:在美国家庭的普及率大约为27%,每年销量量超过2000万台,其他的国家,如:加拿大、日本、意大利等国家在公共场所、家庭居室等的普及率都超过了21%。而在中国改善室内空气污染设备的普及率不到0.1%,因此,在中国,空气净化器的市场有这非常广阔的前景。空气净化器产品质量的参差不齐、价格偏差较大、虚假宣传泛滥以及标准缺失等质疑,让广阔的空气净化器市场遭遇诸多阻挠。2013年,《amp;气净化器环保认证规则》出台。业内的专家认为,这将缓解行业标准缺失带来的麻烦,但还有诸多难题有待解决^[3]。

1.2国内外研究现状

国内外都有不同的组织和机构的对于空气净化进行深入研究,特别是日本、英国、香港等地区,它们都持续较长的时间研究空气对人体的污染状况。而在专利技术的领域,特别是欧、美、日三大专利局公开了多达3600多项的空气净化器发明专利,外观设计专利数也达数百项。虽然发达国家专利数量多,然而实施率一般不足5%,商业成功的比率更低,国外的大部分企业的空气净化器专利没有得到实施。尽管如此,欧、美、日地区的授权并依然有效的空气净化器发明专利超过接近上千项,几乎覆盖了目前市面上的全部制造技术和方法,对于市场的进口产品能够进行有力的封堵^[4][5]。

通过中国华人们共和国国家知识产权局的专利检索,我国公开的空气净化器发明专利大约550项。专利申请大户主要集中在国外的部分企业,但很多国外专利大户还没有在中国市场上推出空气净化器产品^[6]。我国空气净化器发明专利申请主要来自科研院所、大学和个人等,企业申请量较少,国内的部分骨干企业公开的发明专利也是极少。由此可得,我国的空气净化器科研经费和相关的技术人员还没有主要配置到企业,尤其是私营企业^[7]。国外品牌主要集中在日韩等品牌,其中韩国品牌三星的发明专利数目远高于其他品牌。国内品牌的专利申请主要集中在实用新型方面,格力的实用新型专利数遥遥领先与其他品牌,而大金品牌在技术研发方面较为突出,其发明专利数远高于国内其他品牌^[8]。大部分的专利申请都集中在近十几年申请,意味着该品类的产品在国内研发还处于发展期阶段。

1.3本文研究内容

本课题研究的主要内容是中央空气净化器控制系统的设计与实现。

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