CN217587135U - 一种多功能空气质量监测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能空气质量监测电路，该电路采用STC89C52单片机为核心控制器，由STC89C52单片机最小系统电路、空气检测模块电路、温湿度检测模块电路、显示模块电路、处理模块电路、独立按键模块电路和电源模块电路构成整个多功能空气质量监测电路；所述多功能空气质量监测电路具有节能环保、噪声小、安全性高、应用场所广泛，也减轻了人工负担，能够监测不同场所的空气质量并及时处理好异常情况，能够实时获取空气质量情况并显示，根据场所的不同用户可以设定不同的浓度值和温湿度值。

Description

一种多功能空气质量监测电路

技术领域

本实用新型属于空气检测技术领域，特别提供一种多功能空气质量监测电路，能检测室内温湿度值，检测甲醛、甲烷气体的浓度和PM2.5细颗粒物的值。

背景技术

随着单片机、传感器和数据处理技术的不断进步，智能家居已经走进人们的生活，单片机技术为现有的空气监测设备提出了一些新的解决思路。空气质量关系到每个人的切身利益，对居民的身心健康有着重要的影响，空气质量监测电路主要用于采集分析某一区域空气数据的自动化检测，它可以采集空气变化的数据，很大程度上反应空气的实际状况。传统的空气质量监测电路体积大、功耗高、功能也不齐全，并且仅局限于城市极少数地点的监测。城市区域广阔，尤其是现代化的大中型城市，不同地区空气质量存在明显的差异，室内矿山等特殊的工作环境就对供电系统和设备体积也有着很高的要求，现有的空气质量监测电路实时性和准确性都有待提高。

发明内容

为了解决上述技术不足，本实用新型针对目前室内空气监测设计检测低效率、高耗能、检测项目较少而提出的一种高效率、能耗低、检测功能齐全的多功能空气质量监测电路，能有效解决上述存在的系列问题。

本实用新型提供了一种多功能空气质量监测电路：该电路由STC89C52单片机最小系统电路、空气检测模块电路、温湿度检测模块电路、显示模块电路、处理模块电路、独立按键模块电路和电源模块电路所构成。

空气检测模块电路包括甲烷检测电路、粉尘检测电路和甲醛检测电路；甲烷检测电路中MQ-4甲烷传感器的AQ和DQ引脚分别与ADC0832数模转换芯片的CH0引脚和STC89C52单片机的P1.3引脚相连，ADC0832数模转换芯片的CLK引脚与STC89C52单片机的P1.6引脚相连，ADC0832数模转换芯片的DI和DO引脚均与STC89C52单片机的P1.7引脚相连，MQ-4甲烷传感器用于检测甲烷的浓度；粉尘检测电路中GP2Y1014AU粉尘传感器的OUT引脚与ADC0832数模转换芯片的CH1引脚相连，GP2Y1014AU粉尘传感器用于检测PM2.5值，ADC0832数模转换芯片用于将模拟信号转换成数字信号；甲醛检测电路中SGP30传感器的SDA和SCL引脚分别与STC89C52单片机的P1.1和P1.2引脚相连，SGP30甲醛传感器用于检测甲醛等挥发性有机化合物(VOC)的含量。

温湿度检测模块电路中DHT11传感器的DATA引脚与STC89C52单片机的P1.6引脚相连，温湿度检测模块电路用于检测温度值和湿度值。

显示模块电路中LCD1602显示器的DB0至DB7引脚分别与STC89C52单片机的P0.0至P0.7引脚相连，STC89C52单片机的P2.5、P2.6和P2.7引脚分别与LCD1602显示器的RS、RW和E引脚相连，所述LCD1602显示器用于显示当前检测气体的浓度值和温湿度值以及独立按键修改值的显示。

处理模块电路包括继电器电路和蜂鸣器电路，继电器电路中第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11一端分别与STC89C52单片机的P3.2至P3.7引脚相连，所述六个继电器电路分别用于接通风扇通风继电器J1、空气净化继电器J2、加湿继电器J3、除湿继电器J4、制冷继电器J5和加热继电器J6，蜂鸣器电路中NPN型三极管Q1的基极与STC89C52单片机的P2.1引脚相连，所述蜂鸣器用于当空气检测到异常时，则发出报警声。

独立按键模块电路中的第三按键S3、第四按键S4和第五按键S5一端分别与STC89C52单片机的P2.2、P2.3和P2.4引脚相连，第三按键S3用于切换到需要调整的浓度值和温湿度值，并由第四按键S4和第五按键S5分别作为增减按键。

电源模块电路中NPN型三极管Q发射极引脚与电源VCC相连，第一电阻R1一端与NPN三极管Q集电极相连，稳压二极管D10一端和NPN三极管Q的基极均与第一电阻R1另一端相连，稳压二极管D10的另一端与地GND相连，第五电容R5一端与单向导通二极管D9的阳极相连，第五电容R5另一端与地GND相连，第六电容C6和第七电容C7的一端与电源VCC相连，第六电容C6和第七电容C7另一端与地GND相连，直流12V电压输入的VBAT引脚与单向导通二极管D9的阴极相连，AMS1117转换芯片的2个OUT引脚均与电源VCC相连，第八电容C8和第九电容C9一端与AMS1117转换芯片的2个OUT引脚相连，第八电容C8和第九电容C9另一端与地GND相连。

所述空气检测模块电路所需要的器件包括GP2Y1014AU粉尘采样器、MQ-4甲烷传感器，所述GP2Y1014AU粉尘采样器、MQ-4甲烷传感器与STC89C52单片机之间电连接有ADC0832模数转换器。

所述电源模块电路与所述STC89C52单片机、空气检测器件、温湿度检测器件、LCD1602显示器、继电器、LED指示灯、蜂鸣器之间电连接，并为所述各个模块电路提供电源。

所述LED指示灯，在每按一次按键则指示灯亮一次，通过以此判断是否按键失效，减少对按键造成的磨损。

本实用新型通过STC89C52单片机、空气检测器件、LCD1602显示器、继电器、LED指示灯、蜂鸣器、电源电路组成的空气质量监测电路，具有节能环保、噪声小、安全性高、应用场所广泛，能够检测多种对人体有害气体的智能监测电路，也减轻了人工负担，根据场所的不同用户可以设定的浓度值和温湿度值不同。

附图说明

图1为电路整体结构框图。

图2为STC89C52单片机最小系统电路图。

图3为甲烷检测电路图。

图4为粉尘检测电路图。

图5为独立按键电路图。

图6为甲醛检测电路图。

图7为温湿度检测电路图。

图8为继电器电路图。

图9为电源电路电路图。

图10为显示模块电路图。

图11为蜂鸣器电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的内容作进一步描述。

如图1所示，电路整体结构框图。本实用新型采用STC89C52单片机为核心控制器，空气检测模块电路、温湿度模块电路、显示模块电路、处理模块电路、独立按键模块电路和电源模块电路一起构成空气质量监测整个电路，其中包含核心控制部分、输入部分和输出部分；核心控制部分采用STC89C52单片机最小系统，其作用是接收输入部分信号，控制输出部分；输入部分由六部分组成，输出由四部分组成；输入部分包括SGP30甲醛传感器、GP2Y1014AU粉尘采样器、MQ-4甲烷传感器、DHT11温湿度传感器、独立按键模块电路、电源模块电路；输出部分包括LCD1602显示器、继电器、LED指示灯、蜂鸣器；所述空气检测模块电连接在STC89C52单片机上，将检测结果传输至STC89C52单片机，GP2Y1014AU粉尘采样器和MQ-4甲烷传感器将采集到的信号需要经ADC0832模数转换芯片进行模数转换后传输至STC89C52单片机，STC89C52单片机接收输入信号输出到显示模块电路进行显示。

如图2所示，STC89C52单片机最小系统电路图。所述STC89C52单片机最小系统电路包括复位电路和晶振电路，图2中已给出阻容式复位的电路，所述阻容式复位电路包括第一电解电容EC1、第一按键S1和第二电阻R2；第一电解电容EC1一端连接于STC89C52单片机的RST引脚，第一电解电容EC1另一端与电源VCC相连，第一按键S1并联于第一电解电容EC1两端，第二电阻R2一端与复位电路的RST引脚一端相连，第二电阻R2另一端与地GND相连；所述晶振电路包括晶振和第一电容C1和第二电容C2，所述晶振的频率Y1为11.059MHz，第一电容C1和第二电容C2串联后，晶振Y1并联于第一电容C1和第二电容C2串联后的两端，晶振Y1一端与STC89C52单片机的XTAL1引脚相连，晶振Y1另一端与STC89C52单片机的XTAL2引脚相连。

如图3所示，甲烷检测电路图。MQ-4甲烷传感器的AQ引脚输出模拟信号，并与ADC0832模数转换芯片的CH0引脚相连，MQ-4甲烷传感器的DQ引脚与STC89C52单片机的P1.3引脚相连，MQ-4甲烷传感器的VCC引脚与电源VCC相连，MQ-4甲烷传感器的GND引脚与地GND相连，ADC0832模数转换芯片的CS引脚与STC89C52单片机的P1.5引脚相连，ADC0832模数转换芯片的CLK引脚与STC89C52单片机的P1.6引脚相连，ADC0832模数转换芯片的DO和DI引脚均与STC89C52单片机的P1.7引脚相连，ADC0832模数转换芯片的VCC引脚与电源VCC相连。

如图4所示，粉尘检测电路图。GP2Y1014AU粉尘采样器的OUT引脚与ADC0832转换芯片的CH1引脚相连，第五电解电容EC5一端与GP2Y1014AU粉尘采样器的LVCC引脚相连，第五电解电容EC5另一端与地GND相连，第二十电阻R20一端与GP2Y1014AU粉尘采样器的LVCC引脚相连，第二十电阻R20另一端与电源VCC相连，GP2Y1014AU粉尘采样器的LED引脚与NPN三极管Q8的集电极相连，NPN三极管Q8的发射极与电源VCC相连，第二十一电阻R21一端与NPN三极管Q8的基极相连，第二十一电阻R21另一端与STC89C52单片机的P1.4引脚相连，GP2Y1014AU粉尘采样器的LGND引脚与地GND相连，GP2Y1014AU粉尘采样器的SGND引脚与地GND相连，GP2Y1014AU粉尘采样器的VCC引脚与电源VCC相连。

如图5所示，独立按键电路图。第三按键S3、第四按键S4和第五按键S5一端分别与地GND相连，第三按键S3、第四按键S4和第五按键S5另一端分别与STC89C52单片机的P2.2、P2.3、P2.4引脚相连。

如图6所示，甲醛检测电路图。SGP30甲醛传感器SDA和SCL引脚与STC89C52单片机的P1.1和P1.2引脚相连，SGP30甲醛传感器的VCC引脚与电源VCC相连，SGP30甲醛传感器的GND引脚与地GND相连。

如图7所示，温湿度检测电路图。DHT11温湿度传感器的DATA引脚与STC89C52单片机的P1.6引脚相连，第十八电阻R18一端与DHT11温湿度传感器的DATA引脚相连，第十八电阻R18另一端与电源VCC相连，DHT11温湿度传感器的VCC引脚与电源VCC相连。

如图8所示，继电器电路图。继电器电路中第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11的一端分别与STC89C52单片机的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引脚相连；所述继电器电路控制六个部分的输出信号的触发，所述继电器电路包括风扇通风继电器、空气净化继电器、加湿继电器、除湿继电器、制冷继电器、加热继电器，若空气检测模块电路检测到的浓度值大于设定浓度值，则风扇通风继电器和空气净化器继电器闭合，若检测浓度值小于设定浓度值，则两个继电器断开，若温湿度检测模块电路检测到的温度值大于设置温度值，则制冷继电器闭合，若检测温度值小于设置温度值，则加热继电器闭合，若温湿度检测模块电路检测到的湿度值大于设置湿度值，则除湿继电器闭合，若检测湿度值小于设置湿度值，则加湿继电器闭合，所述风扇通风继电器后面可放置有害气体回收装置。

如图9所示，电源模块电路图。所述电源模块电路包括12V稳压电路、开关电源AMS1117转换芯片、NPN三极管Q、二极管、电容、电阻，所述12V稳压电路由稳压二极管D10、NPN型三极管Q、第一电阻R1和第五电容C5所构成，NPN型三极管Q发射极与电源VCC相连，NPN三极管Q集电极与第一电阻R1相连，二极管D10一端与NPN三极管Q的基极相连，二极管D10另一端与GND引脚相连，第五电容R5一端与单向导通二极管D9相连，第五电容R5另一端与地GND相连，第六电容C6和第七电容C7一端与电源VCC引脚相连，第六电容C6和第七电容C7另一端与地GND相连，第八电容C8和第九电容C9一端与电源VCC引脚相连，第八电容C8和第九电容C9另一端与地GND相连，所述电源电路中直流12V电压输入旁有单向导通二极管D9，其作用是防止电源正负接反，导致电路烧坏，所述电源电路中第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9其用于高频波和低频波的滤除；AMS1117转换芯片的IN引脚与电源VCC相连，AMS1117转换芯片的GND引脚与地GND相连，AMS1117转换芯片的OUT引脚均与电源VCC相连，所述AMS1117转换芯片作用是将12V直流电压转换成3.3V直流电压，所述输出的3.3V直流电压给STC89C52单片机、空气检测模块、温湿度检测模块、显示模块、处理模块、独立按键模块提供电源。

如图10所示，显示模块电路图。所述STC89C52单片机的P0.0至P0.7引脚与LCD1602显示器的DB01至DB07引脚相连，LCD1602显示器的VSS引脚与地GND相连，第五电阻R5一端与LCD1602显示器的VO引脚相连，第五电阻R5另一端与地GND相连，LCD1602显示器的VCC引脚与电源VCC相连，LCD1602显示器的BLA引脚与电源VCC相连，LCD1602显示器的BLK引脚与地GND相连。

如图11所示，蜂鸣器电路图。第四电阻R4一端与NPN三极管的基极相连，第四电阻R4作为限流电阻，第四电阻R4另一端连接于STC89C52单片机的P2.1引脚，NPN三极管Q1的集电极与电源VCC相连。

Claims (3)

1.一种多功能空气质量监测电路，其特征在于：该电路由STC89C52单片机最小系统电路、空气检测模块电路、温湿度检测模块电路、显示模块电路、处理模块电路、独立按键模块电路和电源模块电路所构成。

2.按照权利要求1所述一种多功能空气质量监测电路，其特征在于：空气检测模块电路包括甲烷检测电路、粉尘检测电路和甲醛检测电路；甲烷检测电路中MQ-4甲烷传感器的AQ和DQ引脚分别与ADC0832数模转换芯片的CH0引脚和STC89C52单片机的P1.3引脚相连，ADC0832数模转换芯片的CLK引脚与STC89C52单片机的P1.6引脚相连，ADC0832数模转换芯片的DI和DO引脚均与STC89C52单片机的P1.7引脚相连，MQ-4甲烷传感器用于检测甲烷的浓度；粉尘检测电路中GP2Y1014AU粉尘传感器的OUT引脚与ADC0832数模转换芯片的CH1引脚相连，GP2Y1014AU粉尘传感器用于检测PM2.5值，ADC0832数模转换芯片用于将模拟信号转换成数字信号；甲醛检测电路中SGP30传感器的SDA和SCL引脚分别与STC89C52单片机的P1.1和P1.2引脚相连，SGP30甲醛传感器用于检测甲醛的含量；温湿度检测模块电路中DHT11传感器的DATA引脚与STC89C52单片机的P1.6引脚相连，温湿度检测模块电路用于检测温度值和湿度值；显示模块电路中LCD1602显示器的DB0至DB7引脚分别与STC89C52单片机的P0.0至P0.7引脚相连，STC89C52单片机的P2.5、P2.6和P2.7引脚分别与LCD1602显示器的RS、RW和E引脚相连，所述LCD1602显示器用于显示当前检测气体的浓度值和温湿度值以及独立按键修改值的显示。

3.按照权利要求1所述一种多功能空气质量监测电路，其特征在于：处理模块电路包括继电器电路和蜂鸣器电路，继电器电路中第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11一端分别与STC89C52单片机的P3.2至P3.7引脚相连，所述六个继电器电路分别用于接通风扇通风继电器J1、空气净化继电器J2、加湿继电器J3、除湿继电器J4、制冷继电器J5、加热继电器J6，蜂鸣器电路中NPN型三极管Q1的基极与STC89C52单片机的P2.1引脚相连，所述蜂鸣器用于当空气检测到异常时，则发出报警声；独立按键模块电路中第三按键S3、第四按键S4和第五按键S5一端分别与STC89C52单片机的P2.2、P2.3和P2.4引脚相连，第三按键S3用于切换到需要调整的浓度值和温湿度值，并由第四按键S4和第五按键S5分别作为增减按键；电源模块电路中NPN型三极管Q发射极引脚与电源VCC相连，第一电阻R1一端与NPN三极管Q集电极相连，稳压二极管D10一端和NPN三极管Q的基极均与第一电阻R1另一端相连，稳压二极管D10另一端与地GND相连，第五电容R5一端与单向导通二极管D9的阳极相连，第五电容R5另一端与地GND相连，第六电容C6和第七电容C7一端与电源VCC相连，第六电容C6和第七电容C7另一端与地GND相连，直流12V电压输入的VBAT引脚与单向导通二极管D9的阴极相连，AMS1117转换芯片的2个OUT引脚均与电源VCC相连，第八电容C8和第九电容C9一端与AMS1117转换芯片的2个OUT引脚相连，第八电容C8和第九电容C9另一端与地GND相连。

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