关于51单片机空气质量检测系统设计的文献综述
前言：随着中国工业化社会的发展，人们的生活水平越来越高，但人们在享受发展带来的便利的同时也面临着愈发严重的空气污染问题，诸如日益严重的雾霾与二氧化碳排放问题以及家具装饰的甲醛与苯超标问题等。设计出一个简易、便携的空气质量检测仪能让我们更加了解我们周围环境，为我们进一步改善与治理生活环境提供帮助，使我们生活质量更有保障。本文对于单片机空气质量检测系统相关的文章进行了梳理与总结。
一、国内外相关研究与发展概述
国外发达国家对空气质量检测的研究起步较早，发展也较快。在上世纪70年代，美国就成立相关机构对于空气质量与有害气体进行检测与研究，如今美国已建立其一个从地区到国家层次的全方面空气质量监测网络并形成了较为完备的体系与标准，使得数据的采集、传输、存储与分析具备较高的准确性与可靠性。日本和欧洲一些国家也相继推动相关项目发展。几十年来随着国家空气质量监测网络的发展与完善，欧美各国也催生出一批较为知名的有害气体检测企业。著名公司有美国的ESC、TSI、Inter Scan，法国的奥德姆，英国的PPM公司等，其中Interscan公司的4000系列气体分析仪、PPM公司的甲醛检测仪、ICS公司的的可燃气体检测器产品均享有盛名。
国内空气质量检测起步较晚，但近年来政府与企业的关注与投资推动了气体检测设备的发展，如今国内在气体检测与预警方面也成长了一批相关领域的龙头企业如安可信、罗伯特等。但受到核心技术与制造工艺等方面的限制，性能指标与可靠性与国际标准仍有差距。在实际使用时也存在操作繁琐，不易携带，功能单一等问题。
近年来市场上空气质量检测系统主要分为固定式的空气质量检测器和便携式的空气质量检测器。其中固定式的主要用于工业生产之中，大多具备高精度；便携式的在使用与操作方面更加方便，灵敏度较高、功耗较低的特点适合用于日常生活之中。
空气质量检测系统在未来市场需求很大，其系统结构也将由单一的点式监测向宏观层面整合，同时产品形式将会越来越具体化、微型化、模块化。在产品标准方面也将向高精度、高稳定性与高可靠性发展。宏观层面，各地区的监测样本发送到中央主机分析处理，建立环境质量监控管理平台，从整体上了解分析空气质量状况，对于居民生活、畜牧养殖、林地管理等方面具有预警功能。在将来越来越多的场景将用到空气质量检测器，从工业生产到医院机场再到家居环境等。随着物联网的发展，其也将通过终端设备与其他设备实现联动，例如在家居环境中能与空气净化器实现联动，环境指标超过预警值则开启空气净化器。
二、设计方法与实现形式
结合诸多文献设计实现的空气质量检测系统，所测量环境指标大体包括温湿度、粉尘浓度、甲醛浓度、VOCs与二氧化碳浓度这六大项。所需完成的功能即实时监测周围环境中各指标的参数，并在屏幕上显示，当参数溢出所设阈值范围后便触发预警功能。系统设计整体分为硬件与软件两个部分，硬件电路部分包括传感器电路、模数转换电路、液晶显示电路、报警电路等功能单元电路设计。其整体工作流程为传感器检测到环境中各项指标并将其收集到的模拟量转换成数字信号传送到单片机处理器进行处理，若超过所设阈值则触发报警所需条件，则蜂鸣器报警、指示灯亮起，并将结果传送到屏幕显示。软件部分也分为三大部分分别是传感器采集程序、显示程序、单片机控制程序，其功能与硬件电路设计各部分一一对应。更进一步的研究有通过WiFi模块或者Zigbee技术实现远程监测与控制单片机系统，也有通过GPRS无线传输技术与LabVIEW软件实现对空气质量数据的采集、传输、存储、处理等功能，直观的反映了数据的变化量与发展的趋势，较为全面地实现了空气质量监测系统整体的目标。
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