最近设计了一个项目基于单片机的空气质量（天然气、CO、甲醛、甲苯、TVOC、CO2）检测系统，与大家分享一下：

一、基本介绍

项目名：空气质量（天然气、CO、甲醛、甲苯、TVOC、CO2）
项目编号：mcuclub-hj-009
单片机类型：STC89C52
具体功能：
1、通过MQ-5检测天然气或煤气值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
2、通过MQ-7检测CO值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
3、通过MS1100检测甲醛值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
4、通过MQ-135检测甲苯值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
5、通过SGP30检测TVOC值及CO2值，超过设置最大值进行声光报警，并开启风扇和净化器
6、通过按键设置各上限值，可以手动控制风扇和净化器、切换模式
7、通过显示屏显示数据
扩展功能：通过蓝牙模块将测量数据发送到手机端，并可以控制风扇和净化器、切换模式

二、51实物图

单片机型号：STC89C52

板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。

供电接口：TYPE-C

 

三、51仿真图

仿真软件版本：proteus8.9

电路连线方式：网络标号连线方式

注意：部分实物元器件仿真中没有，仿真中会用其他工作原理相似的元件代替，这样可能导致实物程序和仿真程序不一样

 

 四、32实物图

单片机型号：STM32F103C8T6

板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。

供电接口：TYPE-C

 

 五、原理图

软件版本：AD2013

电路连线方式：网络标号连线方式

注意：原理图只是画出了模块的引脚图，而并不是模块的内部结构原理图

 

 六、PCB图

由原理图导出，封装很大一部分都是作者自己绘制，不提供封装库，只提供连接好的源文件。中间有一个项目编号，隐藏在单片机底座下，插入单片机后不会看到。

两层板，上下覆铜接地。

 

七、系统框图

本设计以单片机为核心控制器，加上其他模块一起组成此次设计的整个系统，其中包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了单片机控制器，其主要作用是获取输入部分的数据，经过内部处理，逻辑判断，最终控制输出部分。输入由三部分组成，第一部分是天然气检测模块，通过该模块检测当前环境的天然气；第二部分是一氧化碳检测模块，通过该模块检测当前环境的一氧化碳；第三部分是甲苯检测模块，通过该模块检测当前环境的甲苯；第四部分是甲醛检测模块，通过该模块检测当前环境的甲醛；第五部分是SGP30模块，通过该模块检测当前环境的二氧化碳和TVOC；第六部分是模数转换模块，通过该模块将传感器测量到的模拟电压转换成数字量；第七部分是按键模块，通过该模块可以切换界面、设置阈值、切换模式等；第八部分是供电模块，通过该模块可给整个系统进行供电。输出由三部分组成，第一部分是显示模块，通过该模块可以显示监测的数据以及设置的阈值；第二部分是继电器模块，通过两个继电器分别控制通风和净化；第三部分是声光报警模块，当监测值不在设置的阈值内时进行声光报警。除此之外，蓝牙模块既作为输入又作为输出，蓝牙模块和手机进行连接，可以将监测的数据传输到用户手机端，用户也可以通过手机端发送指令控制继电器的工作及其模式的切换。具体系统框图如图所示。​

 八、软件设计流程

系统的主流程图如图所示。在主程序中：首先对各个模块进行初始化，随后进入while主循环，在主循环中，首先进入第一个函数按键函数，该函数主要分为两部分，第一部分为调用按键扫描函数获取按键键值，第二部分通过键值进行相应的处理操作，包括切换界面、设置阈值等；紧接着进入第二个函数监测函数，该函数主要通过调用相应的驱动函数获取测量值，并通过蓝牙模块将监测的数据传输到手机端，用户也可以通过手机端发送指令，设备根据用户发送的指令执行对应的处理；紧接着进入第三个函数显示函数，该函数显示监测值及阈值；最后进入第四个函数处理函数，该函数主要判断当前各个气体检测值是否在设置的阈值之内，如果有气体检测值大于设置的最大值，则声光报警，并且打开风扇继电器进行通风以及净化继电器净化空气，如果各个检测值都在设置的阈值之内，则取消声光报警，并关闭通风和净化继电器。

 

 九、部分程序展示

软件版本：keil5

逻辑程序和驱动程序分开，分布于main.c和其他.c文件

void Manage_function(void)
{if(flag_display == 0)									//测量界面{if(flag_mode == 0)              //在自动模式下{if(har_value > har_max || trq_value > trq_max || co_value > co_max || jb_value > jb_max || co2_value > co2_max || tvoc_value > tvoc_max){                   //有值大于设置的最大值,通风、净化，触发报警RELAY_TF = 0;RELAY_JH = 0;if(time_num % 30 == 0){LED = ~LED;BEEP = ~BEEP;}}else{RELAY_TF = 1;RELAY_JH = 1;LED = 1;BEEP = 1;}}else                            //手动模式下，关闭声光报警{LED = 1;BEEP = 1;}}else																	//设置界面，关闭所有继电器，停止报警{RELAY_TF = 1;RELAY_JH = 1;LED = 1;BEEP = 1;}
}

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