CN212274132U - 一种基于单片机的智能空气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的智能空气净化系统，系统包括：空气检测传感器电路，用于采集空气质量数据；单片机，与空气检测传感器电路相连，接收空气质量数据；驱动电机，与单片机相连，接收单片机发送的驱动信号；显示器，与单片机相连，接收并显示单片机发送的空气质量数据与驱动电机的转速参数；网络传输模块，与单片机相连，并将单片机发送的空气质量数据发送至指定的其他网络；空气净化器，与驱动电机相连，接收驱动电机的驱动力。利用本实用新型实施例，通过各种传感器实时采集室内空气质量数据，显示到液晶显示屏，便于用户观察，且单片机会根据内部设置的程序根据采集的各项数据，控制电机转动速度，实现空气净化器的智能控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种基于单片机的智能空气净化系统。
背景技术
随着经济的高速发展，化石燃料的使用时排放的废气，日常出行排放的汽车尾气对环境空气带来的大量污染，已经对人们的身体健康带来了严重的影响，以及室内装修带来的材料污染，不可避免的使室内甲醛等有毒气体的浓度增高。
现有技术中，人们通过购买市场上的空气净化器实现对空气的净化，例如室内净化器，车用净化器，这些净化器的特点都是通过开关打开会持续净化，关闭则不能使用，并不能根据室内的实际气体浓度进行调节和智能显示，因此，不能空气净化器的智能控制。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种基于单片机的智能空气净化系统，旨在通过各种传感器实时采集室内空气质量数据，显示到液晶显示屏，便于用户观察，且单片机会根据内部设置的程序根据采集的各项数据，控制电机转动速度，实现空气净化器的智能控制。具体技术方案如下：
为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种基于单片机的智能空气净化系统，所述系统包括：
空气检测传感器电路，用于采集空气质量数据，其中，所述空气质量数据至少包括：PM2.5、甲醛浓度；
单片机，与所述空气检测传感器电路相连，接收所述空气质量数据；
驱动电机，与所述单片机相连，接收所述单片机发送的驱动信号；
显示器，与所述单片机相连，接收并显示所述单片机发送的空气质量数据与所述驱动电机的转速参数；
网络传输模块，与所述单片机相连，并将所述单片机发送的空气质量数据发送至指定的其他网络；
空气净化器，与所述驱动电机相连，接收所述驱动电机的驱动力。
一种实现方式中，还包括报警模块，所述报警模块与所述单片机相连，接收所述单片机发送的报警信号。
一种实现方式中，所述单片机的型号为AT89C52，所述网络传输模块为WiFi 模块或者GSM通信模块。
一种实现方式中，所述空气检测传感器电路包括：光学灰尘传感器、第一电阻、第一电容；
所述光学灰尘传感器的第一引脚与所述第一电阻的一端、所述第一电容的一端相连，所述第一电阻的另一端与工作电压相连，所述第一电容的另一端接地；
所述光学灰尘传感器的第二引脚与所述单片机的数据引脚相连，所述光学灰尘传感器的第五引脚为所采集的粉尘浓度的数据引脚，且与模数转换器的通道相连，所述模数转换器与所述单片机相连；
其中，所述光学灰尘传感器的型号为GP2Y1010AU0F。
一种实现方式中，所述空气检测传感器电路还包括：甲醛传感器模块，所述甲醛传感器模块的型号为：ZE08-CH2O；
所述甲醛传感器模块的第三引脚接地，所述甲醛传感器模块第四引脚与工作电压相连，所述甲醛传感器模块的第五引脚与所述单片机相连。
一种实现方式中，所述GSM通信模块包括：通信芯片的电压引脚与二极管的阴极、第二电容的一端相连，所述二极管的阳极与工作电压相连，所述第二电容的另一端接地；所述通信芯片的第三引脚与所述单片机的引脚相连，所述通信芯片的第四引脚与所述单片机的引脚相连。
一种实现方式中，还包括电压指示电路，所述电压指示电路，包括：滤波电容组、第二电阻、发光二极管；
所述滤波电容组由至少两个滤波电容并联组成；
工作电压与所述滤波电容组的一端相连，所述滤波电容组的另一端接地，所述滤波电容组、所述第二电阻和发光二极管串联。
一种实现方式中，所述报警模块为声光报警器，所述声光报警器包括：第三电阻、第四电阻、二极管、三极管、发光二极管、扬声器；
所述单片机的输出端通过所述第三电阻与所述二极管的阴极相连，所述二极管的阳极与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述发光二极管阴极相连，所述发光二极管阳极通过第四电阻与工作电压相连，所述扬声器连接在所述三极管的集电极、工作电压之间。
应用本实用新型实施例提供的一种基于单片机的智能空气净化系统，具有的有益效果如下：
(1)本实用新型采用各种传感器实时采集室内空气质量数据，显示到液晶显示屏，便于用户观察，且单片机会根据内部设置的程序根据采集的各项数据，控制电机转动速度，实现空气净化器的智能控制。
(2)本实用新型采用单片机作为主控制器，用直流供电，具有低功耗的特点，且不受交流断电的影响。
(3)本实用新型在采集到气体浓度过高时可以通过声光报警器进行报警，提醒用户通过显示器进行观看，能够方便用户查看。
附图说明
图1是本实用新型实施例中基于单片机的智能空气净化系统的一种结构图。
图2是本实用新型实施例中基于单片机的智能空气净化系统的一种电路图。
图3是本实用新型实施例中基于单片机的智能空气净化系统的一种电路图。
图4是本实用新型实施例中基于单片机的智能空气净化系统的一种电路图。
图5是本实用新型实施例中基于单片机的智能空气净化系统的一种电路图。
图6是本实用新型实施例中基于单片机的智能空气净化系统的一种电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，提供了一种基于单片机的智能空气净化系统，系统包括：
空气检测传感器电路，用于采集空气质量数据，其中，所述空气质量数据至少包括：PM2.5、甲醛浓度。
本实用新型的具体实现中，空气检测传感器电路包括：光学灰尘传感器PM1、第一电阻R1、第一电容C1；光学灰尘传感器PM1的第一引脚与第一电阻R1的一端、第一电容C1的一端相连，第一电阻R1的另一端与工作电压相连，第一电容C1的另一端接地；光学灰尘传感器PM1的第二引脚与单片机的数据引脚相连，光学灰尘传感器PM1的第五引脚为所采集的粉尘浓度的数据引脚，且与模数转换器的通道相连，模数转换器与单片机相连；其中，光学灰尘传感器PM1 的型号为GP2Y1010AU0F。
实际实用中，如图2所示，光学灰尘传感器(GP2Y1010AU0F)在检测非常细的颗粒，是非常有效的，并且常用于空气净化系统。传感器的第一引脚连接 220uF电容和150欧姆的电阻。第二引脚连接单片机的P3.2，第五引脚是粉尘浓度的模拟量输出，连接模数转换器(ADC0832)通道1。
以及，空气检测传感器电路还包括：甲醛传感器模块，甲醛传感器模块的型号为：ZE08-CH2O；甲醛传感器模块的第三引脚接地，甲醛传感器模块第四引脚与工作电压相连，甲醛传感器模块的第五引脚与单片机相连。
本实用新型中，选用ZE08-CH2O型电化学甲醛模组来检测空气中的甲醛浓度，它利用电化学原理探测空气中的甲醛，具有良好的稳定性与选择性。该型传感器中内置有温度传感器，可进行温度补偿，能够进行数字与模拟输出。传感器引脚三接地，引脚四接电源，引脚五连接单片机P3.0口，具体电路图如图 3所示。
本领域技术人员可以理解的是，通过单片机作为控制器，接收空气检测传感器所检测到的信号，因此，本实用新型中还包括单片机，其与所述空气检测传感器电路相连，接收所述空气质量数据。所述单片机的型号为AT89C52
需要说明的是，驱动电机，与所述单片机相连，接收所述单片机发送的驱动信号，以通过风扇驱动采用PWM(Pulse Width Modulation)控制直流电机的转速。由于选用的单片机中没有PWM输出功能，本系统中采用定时器与软件控制来实现PWM的输出，软件部分可以通过现有的PWM控制实现，不是本实用新型的发明点，在此不做赘述。
为了进进一步便于用户观看，还包括显示器，与所述单片机相连，接收并显示所述单片机发送的空气质量数据与所述驱动电机的转速参数。
为了将所采集到的数据进行保存，便于形成长时间的数据对比和观察，因此，本实用新型的系统中，还包括网络传输模块，与所述单片机相连，并将所述单片机发送的空气质量数据发送至指定的其他网络。
为了与其他智能家居进行连接通信，设计中添加wifi模块以与其他智能电子产品或者连接本地无线网络，将空气质量数据保存至网络数据库。
一种具体实现中，当为通过SIM卡进行数据传输时，如图4所示的具体实现电路中，通信芯片的电压引脚VCC1与二极管D1的阴极、第二电容C4的一端相连，所述二极管D1的阳极与工作电压VCC相连，所述第二电容C4的另一端接地；所述通信芯片的第三引脚TX与所述单片机的RX引脚相连，所述通信芯片的第四引脚RX与所述单片机的TX引脚相连。
需要说明的是，通信芯片为SIM900A，其RX和TX接口与单片机相连。
需要说明的是，空气净化器可以为常规的空气净化装置，其工作装置，例如风扇与所述驱动电机相连，接收所述驱动电机的驱动力，通过驱动工作装置实现空气净化器的工作，因此，自动实现对空气净化器的工作调节，实现智能控制过程。
具体的，还包括报警模块，所述报警模块与所述单片机相连，接收所述单片机发送的报警信号。
一种实现中，为了提高电路的安全性，还包括电压指示电路，如图5所示的电压指示电路，包括：滤波电容组、第二电阻R5、发光二极管D11；滤波电容组由至少两个滤波电容并联组成；第一工作电压结束滤波电容组的一端，滤波电容组的另一端接地，滤波电容组、第二电阻R5和发光二极管D11串联。通过发光二极管D11能够指示第一工作电压3.3V的工作状态，当期短路的时候会造成芯片U5输入端接地，从而发光二极管D11不发光，而不会影响整个电路的短路，及时能够提醒。
为了进一步提高通过报警提醒用户，达到警醒周围人的目的，报警装置为声光报警器，如图6所示的声光报警器包括：第三电阻R7、第四电阻R8、二极管VD1、三极管VT2、发光二极管LED1、扬声器IC2；主控器3的输出端通过第三电阻R7与二极管VD1的阴极相连，二极管VD1的阳极与三极管VT2的基极相连，三极管VT2的发射极与探测器的另一端相连，三极管VT2的集电极与发光二极管LED1阴极相连，发光二极管LED1阳极通过第四电阻R8与工作电压相连，扬声器IC2连接在三极管VT2的集电极、工作电压之间。
本需要说明的是，在单片机所采集的空气质量数据没有超标时，则正常进行空气处理，如果超标，则启动报警。也就是说实现了通过处理结果来执行是否进行报警器的启动。例如，当单片机输出高电平的时候启动报警器，否则，不启动报警器。
例如，单片机的输出端的输出结果为高电平时，二极管VD1和三极管VT2 的发射极导通，从而通过12V工作电压驱动LED1的发光和扬声器IC2的发声，反之，则无法驱动LED1的发光和扬声器IC2的发声，否则，不进行报警。通过声光报警能够进一步提高报警提醒的有效性。
另外，报警装置还可以为是蜂鸣器，当接收到主控制器发送的报警信号时做出报警动作；干电池与干电池盒主要是给单片机供电；直流稳压装置将干电池的输出电压稳定在单片机的工作电压3.3V；U盘与单片机相连，用来存储入侵时的视频图像。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，所述系统包括：
空气检测传感器电路，用于采集空气质量数据，其中，所述空气质量数据至少包括：PM2.5、甲醛浓度；
单片机，与所述空气检测传感器电路相连，接收所述空气质量数据；
驱动电机，与所述单片机相连，接收所述单片机发送的驱动信号；
显示器，与所述单片机相连，接收并显示所述单片机发送的空气质量数据与所述驱动电机的转速参数；
网络传输模块，与所述单片机相连，并将所述单片机发送的空气质量数据发送至指定的其他网络；
空气净化器，与所述驱动电机相连，接收所述驱动电机的驱动力。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述单片机相连，接收所述单片机发送的报警信号。
3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，所述单片机的型号为AT89C52，所述网络传输模块为WiFi模块或者GSM通信模块。
4.根据权利要求3所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，所述空气检测传感器电路包括：光学灰尘传感器(PM1)、第一电阻(R1)、第一电容(C1)；
所述光学灰尘传感器(PM1)的第一引脚与所述第一电阻(R1)的一端、所述第一电容(C1)的一端相连，所述第一电阻(R1)的另一端与工作电压相连，所述第一电容(C1)的另一端接地；
所述光学灰尘传感器(PM1)的第二引脚与所述单片机的数据引脚相连，所述光学灰尘传感器(PM1)的第五引脚为所采集的粉尘浓度的数据引脚，且与模数转换器的通道相连，所述模数转换器与所述单片机相连；
其中，所述光学灰尘传感器(PM1)的型号为GP2Y1010AU0F。
5.根据权利要求1或4所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，所述空气检测传感器电路还包括：甲醛传感器模块，所述甲醛传感器模块的型号为：ZE08-CH2O；
所述甲醛传感器模块的第三引脚接地，所述甲醛传感器模块第四引脚与工作电压相连，所述甲醛传感器模块的第五引脚与所述单片机相连。
6.根据权利要求3所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，所述GSM通信模块包括：通信芯片的电压引脚(VCC1)与二极管(D1)的阴极、第二电容(C4)的一端相连，所述二极管(D1)的阳极与工作电压(VCC)相连，所述第二电容(C4)的另一端接地；所述通信芯片的第三引脚TX与所述单片机的RX引脚相连，所述通信芯片的第四引脚RX与所述单片机的TX引脚相连。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，还包括电压指示电路，所述电压指示电路，包括：滤波电容组、第二电阻(R5)、发光二极管(D11)；
所述滤波电容组由至少两个滤波电容并联组成；
工作电压与所述滤波电容组的一端相连，所述滤波电容组的另一端接地，所述滤波电容组、所述第二电阻(R5)和发光二极管(D11)串联。
8.根据权利要求2所述的基于单片机的智能空气净化系统，其特征在于，所述报警模块为声光报警器，所述声光报警器包括：第三电阻(R7)、第四电阻(R8)、二极管(VD1)、三极管(VT2)、发光二极管(LED1)、扬声器(IC2)；
所述单片机的输出端通过所述第三电阻(R7)与所述二极管(VD1)的阴极相连，所述二极管(VD1)的阳极与所述三极管(VT2)的基极相连，所述三极管(VT2)的发射极接地，所述三极管(VT2)的集电极与所述发光二极管(LED1)阴极相连，所述发光二极管(LED1)阳极通过第四电阻(R8)与工作电压相连，所述扬声器(IC2)连接在所述三极管(VT2)的集电极、工作电压之间。
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