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基于单片机的室内空气质量检测系统设计（有完整资料）

news 2026/4/11 1:42:28

资料查找方式：
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编号：

CJL-51-2022-062

设计简介：

本设计是基于单片机的室内空气质量监测系统，主要实现以下功能：

1、可通过SGP30、MQ-4传、GP2Y10、DHT11模块监测当前空气质量
2、可通过LCD1602显示当前空气质量数据
3、当室内环境中气体浓度值和温湿度值大于或小于所设定值时，蜂鸣器报警对应发光二极管点亮，继电器不需要打开。
4、可以语音控制通风、加热、制冷、加湿、除湿等异常处理继电器工作。

标签：51单片机、LCD1602、MQ-4传感器模块、GP2Y10传感器模块、DHT11传感器模块、语音控制模块。
题目扩展：室内空气质量监测系统

基于单片机的室内空气质量检测系统设计：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

一、中控部分

核心组件：STC89C52单片机

功能：作为整个系统的“大脑”，负责接收来自输入部分的数据，进行数据处理和决策，然后控制输出部分执行相应的动作。

二、输入部分

声控模块：用于检测声音信号，可能用于触发系统启动或控制继电器的开关。
甲烷检测模块：由MQ-4传感器和ADC0832模数转换器组成，用于检测室内甲烷浓度。
甲醛和CO2浓度检测模块：由GY-SGP30传感器和ADC0832组成，用于检测室内甲醛和CO2浓度。
PM2.5检测模块：由PM2.5传感器和ADC0832组成，用于检测室内PM2.5浓度。
温湿度检测模块：使用DHT11温湿度传感器，用于检测室内温湿度。
独立按键：用于设置气体浓度和温湿度的阈值。
供电电路：为整个系统提供稳定的电源。

三、输出部分

LCD1602显示屏：用于显示气体浓度值、温湿度值和设置的阈值。
继电器：六个继电器用于控制外部设备，如空气净化器、加湿器等。
LED和蜂鸣器：用于在检测到异常气体浓度或温湿度时发出声光报警。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排针焊接好后，将LCD1602显示屏插入排针。第三部分是单片机模块，本次课题使用的是STC89C52单片机。第四部分是复位电路模块，一个复位按键、10uF极性电容、10k电阻为一个模块焊接，构成复位电路。第五部分是晶振电路模块，由两个30pF瓷片电容、一个11.05926MHz晶振焊接而成。第六部分是下载口，焊接下载接口GND、TXD、RXD，将HEX文件下载到单片机中，查看是否能下载正常,测试验证一切正常。第七部分是甲醛检测模块，先焊接一个4Pin的排母，然后将传感器插入排母。第八部分是DHT11温湿度传感器，直接焊接在板子上。第九部分是PM2.5传感器，直接把杜邦线焊接在板子上。第十部分为蜂鸣器，直接焊接在板子上。第十一部分是MQ-4传感器，先焊接一个4Pin的排母，将传感器插入排母。第十二部分是ADC0832，先焊接一个2*4Pin的底座，将芯片插入底座。第十三部分是三个独立按键，直接焊接在板子上。第十四部分是六个继电器，直接焊接在板子上。第十五部分是语音识别模块，先焊接两个9Pin的排母，将模块插入排母。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 切换显示实物测试

如图5-2所示，刚上电后，LCD1602只显示二氧化碳和甲醛的值，按下最下面的按键会切换到显示甲烷和PM2.5的界面，如图5-3所示。再次按下最下面的按键会切换到显示温度和湿度的界面，如图5-4所示。

图5-2显示图1

图5-3显示图2

图5-4显示图3

5.3 设置阈值实物测试

如图5-5所示，第一次按下最上边的按键后，屏幕显示“CO2_Max=”和“CH2O__Max=”，并且“CO2_Max”的值在闪烁，这时，按中间的按键，二氧化碳最大值+1；按最下边的按键，二氧化碳最大值-1。同理，按按键可切换到设置甲醛最大值、甲烷最大值、PM2.5最大值、温度最大值和最小值、湿度最大值和最小值的界面进行设置。

图5-5设置阈值实物图

5.4 报警实物测试

当二氧化碳大于二氧化碳最大值或甲醛大于甲醛最大值或甲烷大于甲烷最大值或PM2.5大于PM2.5最大值，声光报警。当温度小于温度最小值时，声光报警。当温度大于温度最大值时，声光报警。当湿度小于湿度最小值时，声光报警。当湿度大于湿度最大值时，声光报警。如图5-7所示，是二氧化碳大于二氧化碳最大值，甲醛大于甲醛最大值和湿度大与湿度最大值的情况。

图5-6报警实物图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本设计是基于单片机的室内空气质量检测系统，此系统是以温湿度、甲醛和PM2.5为主要研究对象，STC89C52单片机为主要控制关键。使用DHT11获取温湿度，使用SGP30传感器检测当前甲醛浓度，使用PM2.5检测空气中的PM2.5浓度。LCD1602显示屏主要显示温度、湿度、PM2.5、甲醛浓度、二氧化碳和甲烷的值。功能键可以切换显示、设置阈值。还可以通过语音控制通风、加热、制冷、加湿、除湿等异常处理继电器工作。当温度大于阈值时，表示空调的的继电器工作；当湿度小于湿度阈值时，控制加湿的继电器工作；当PM2.5大于阈值或甲醛大于阈值时，控制空气净化器的继电器工作等。在经济全球化的今天，世界上各个国家都加快自身的经济发展，在这个过程中，或多或少都是以环境破坏和污染为代价的。中国也不例外，在不断加快的经济建设中，污染问题越来越严重。特别是京津冀等工业发达地区，环境污染问题已经严重影响到人民的正常生活。雾霾便是现在人们最为关注的环境污染问题，已经引起了国家的高度重视。种种环境污染问题带来的危害都说明改善环境状态是刻不客缓的。要改善环境问题，就要通过空气检测来了解环境现状。在生活中有着非常大的意义。

关键词：单片机；语音识别模块；甲烷检测；温湿度检测；PM2.5检测；甲醛检测