空气质量检测范文

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1引言

早在上个世纪的50年代就曾经发生过关于大气污染的重大事件，如:发生于1952年12月的英国伦敦由于燃煤而排放出的烟尘所引发的烟雾事件就导致5000多人死亡，并且在之后的两个月内先后有8000多人由于烟雾事件的影响而相继死亡;发生于1955年美国洛杉矶由于不断发展的汽车工业而向空气中排放大量的碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化氮等而产生的具有极强的刺激性的光化学烟雾，最终导致将近500人的死亡;发生在我国首都北京2013年的连续5天的雾霾事件，更是使北京市民感到空气污染带来的恐慌和不安，而我国北京的雾霾事件主要是由于空气中排放了大量的燃煤、汽车尾气、工厂生产的污染物等引发的。雾霾中的主要成分是PM2.5、PM10、吸附的重金属粒子。单从人类健康的角度分析，影响人类健康的主要是PM2.5。其实不止在我国发生了雾霾，据世界卫生部发表的相关报告中显示，无论是在美国、英国等经济发达国家中，还是在像我国一样的发展中国家中，大部分城市和地区都在不同程度地遭受着各种颗粒物、臭氧等对人类身体健康带来的威胁和影响。另据相关统计数据报告显示，在环境污染严重的城市中，人口的死亡率是清洁城市的1.2倍。我们人类特殊的身体构造决定了能够通过鼻孔内的特殊结构阻挡住外界大于10的颗粒物，但是对于PM2.5而言，虽然可以通过我们鼻腔中的一些绒毛阻挡一部分吸入到上呼吸道和肺部，但是剩余的部分可以随着痰等液体排除人体。总之，人体如果摄入过多的PM2.5，必定会引起哮喘、呼吸困难、咳嗽、慢性支气管炎等呼吸道方面的疾病，严重的还会引发心律不齐、心脏病等疾病。我国的气象专家与医学专家对雾霾造成的人体危害进行研究后发现:雾霾造成的人体危害远远超过了沙尘暴的危害，特别是对于那些身体比较虚弱的老人、儿童、心肺方面疾病的患者，严重的会危及到他们的生命。面对当前重工业发展、汽车尾气、化石燃烧等引发的大气污染问题，我国先后采取了一系列措施对环境空气质量进行检测。很多城市在网上构建了空气质量实时平台，提醒人民群众注意自己的出行。可见，对城市空气质量检测系统进行设计与实现具有较强的现实意义。

2城市空气质量检测系统的可行性分析

为了更好地判断城市空气质量检测系统的可行性，就必须对系统的可行性进行科学地研究与分析。城市空气质量检测系统主要是定位在一个软硬件系统的开发与设计方面。2.1技术可行性分析。关于城市空气质量检测系统的可行性分析应该主要关注在现有的各种有限的资源的情况下，能否实现我们想要的目标，并完成需求分析中的功能与性能分析。例如:在技术可行性分析中，比较成熟的技术就是微软公司研制并开发的.NET框架平台，windows操作系统，这些已经是我们比较习惯和适合的方式。另外，SQRserve数据库也为该系统的实施与设计提供了良好的数据库基础，将这些技术与软件进行无缝连接将实现城市空气质量检测系统的设计，并为其提供强有力的技术支持。再例如:对于参与该系统实施的开发人员，大部分已经熟练掌握这些技术，具有加强的C语言与硬件驱动开发的、经验丰富的硬件工程师人才也十分充足。2.2经济可行性开发分析。城市跟空气质量检测系统的设计与实现还需要站在收益分析的角度来确定该项系统的设计与实现是否具有可行性。因此，对其进行经济可行性分析主要就是对该系统的投资与收益之间的比较进行分析，以此来实现该项目的投资、投资的额度等。例如:对该系统支出的分析，城市空气质量检测系统主要包括:硬件的购买费用、软件的开发费用、工程人员的施工费用、软件人员的开发费用、软件的维护费用、软件的调试费用等。对于目前我国各大城市中的空气质量监测站而言，系统的支出中硬件的采购费用是支出金额最大的项目。值得注意的是，各城市中的检测展中已经花费巨资构建了空气采集分析仪器，这些费用是由政府部门的财政支出来承担的，因此，城市空气质量检测系统的支出分析应建立在政府能够提供的最少的资金现状上进行分析。再例如:收益方面的分析，对于构建城市空气质量检测系统主要是由国家和当地政府出资构建的，应该由国家统一领导、并有个地方气象局承担检测的任务。也许我们在短时间内并不能体会到该系统的构建、设计与实现带来的收益，但是，对于城市的空气质量监管而言是一项收益在无形中的利国利民的大事、好事，能够尽快提升城市的可居住度，从而达到提升城市知名度的目的。2.3法律可行性分析。城市空气质量监测系统的设计与实现属于一项公共设施，它的实现能够对社会和人类身体健康做出巨大贡献。另外，我国已经建立了关于环境方面的法律，因此，该系统的设计与实现已经得到了法律的大力支持。在设计中一定要主义通过协议和加密技术实现对软件的管理，并不存在于其他系统的冲突内容，也不会对互联网上的其他设施带来危害，更不会存在技术上的专利使用问题。2.4其他可行性分析。其他方面的可行性分析主要包括:运行的可行性分析、社会可行性分析、维护可行性分析。运行可行性分析主要是对该系统所依赖的环境进行分析，所依赖的环境主要就是需要具有更高性能的计算机中心、比较大的快带环境，这些各监测站是比较容易实现的。社会可行性分析主要是指该系统的设计与实现对人类的自然环境、社会环境带来的影响，可能带来的社会效益。该系统的设计与实现对人类的自然环境检测有着积极的、重要的意义，更有利于提升人类对环境变化的可知度，因此，其社会可行性良好。维护可行性主要是指在系统运行期间的一些系统维护工作，城市空气质量检测系统是由各城市中的中心站派专人、专职进行督查与管理的，可以通过互联网实现对远程各子站点进行数据控制与配置，维护可行性较高总之，随着人类经济的不断发展，人们逐渐意识到以前通过资源来换取经济发展的思想是错误的，在环境污染极为严重的今天，在各种污染疾病不断蔓延的今天，城市作为国家经济发展的重要支柱，在拥有大量的居住人群的城市中空气质量问题显得尤为重要。因此，必须针对城市空气质量进行监测系统的设计与实现，为促进城市经济的发展、提升人们的生活质量奠定基础。

参考文献

［1］马嫚，程铅，陈慧等．基于信息融合技术的空气质量检测系统［J］．电子器件，2013，36(04):748～756.

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中图分类号：X85 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）02（c）-0000-00

近几年，我国大部分地区出现了雾霾天气，有的地方雾霾非常严重，严重影响了我们的日常生活。尤其在北方的农村，人们为了取暖，大部分家庭还是用传统的煤炉，家中CO数值经常超标，因煤气中毒的事件时有发生。可是，市环境监测中心只在个别区域设有环境监测点，人们只能参考附近监测点的PM2.5的数据，来估测自己所处环境的情况，并且CO及温湿度的准确数据还需要不同的测量仪器来测量。人们迫切需要一款测量准确、价格低廉、便携方便的测量仪，使人们能随时随地监测自己所处环境的PM2.5、CO及温湿度等多项空气质量检测指标。

1.空气质量检测仪的调查与设计

1.1调查问卷及结果分析

新产品的推出需要有市场，同样我们的研究产品如果要投放市场，是否有销路呢？我们利用休息时间走访市场，随时也采访了一些群众。根据群众的反映，我们制定了调查问卷，调查人们对了解环境指标的需求状况。我们共发放调查问卷223份，收回的有效问卷205份。我们对收回的问卷进行了数据处理和结果分析，分析的结果如下：

（1）人们意识到环境的优劣与生活和健康息息相关。PM2.5、CO、温湿度的数值高低对生活的影响普遍认可。

（2）人们虽然意识到环境的重要性，但是不会主动去了解居住地PM2.5、CO、温湿度的具体数值。

（3）人们虽然意识到环境的重要性，但是苦于家中没有检测仪器，不能直接了解居住地的PM2.5、CO的数值，所以人们主要是通过新闻报道和天气预报来大致估测自己居住地的环境性能指标。

（4）人们意识到环境优劣对人们的健康有很大影响。人们也希望随时能检测居住地的PM2.5、CO、温湿度的数值，如果有这样的检测仪器，人们还是希望拥有的。

1.2网上调查产品

我们在网上调查该类产品的信息，发现该类产品的不足有：

（1）有些公司制作了能监测温湿度，CO和PM2.5浓度的检测仪，但一般用单片机STC89C52，检测速度较慢，功耗较高。测量不够精确。

（2）价格太高，且使用寿命短。

（3）产品使用220V交流电源，只要使用必须插入交流电，如果停电就无法使用。

1.3产品设想和创新

（1）本产品采用51单片机的升级芯片IAP15F2K61S2，结合相对应的传感器模块，能够实现温湿度，CO和PM2.5浓度的监测。速度更快，功耗更低。测量更精确，偏差小。

（2）应用AT24C02存储芯片，能够对异常情况发生时的数据进行保存。

（3）应用了ENC28J60模块，实现了网络传输功能，与飞速发展的网络时代相适应。

（4）整个系统软件上，采用了菜单式的程序结构和模块化的编程方式，通过按键控制12864液晶模块来显示各种信息。

（5）力争能降低成本，价格使普通消费者都能接受。

（6）本产品设计成两用插座，即可以使用220V交流电源，也可以使用移动电源，休息、工作时间都可使用。

1.4成本预算

一个51单片机的升级芯片IAP15F2K61S2大约30元，12864液晶显示器30元左右，再加上其它传感器及配件，空气质量检测仪的成本价在160元左右。也属于大众消费，人们比较容易接受。

1.5空气质量检测仪的设计框图

随着社会水平的不断提高，人们的环保意识日益增强，越来越注重周围环境的质量与安全。因此，一个安全与舒适的生活工作环境可以使人们更加健康和快乐的享受生活。空气质量检测仪的结构框图如图1-1所示。

IAP15F2K61S2单片机为主控芯片，通过控制CO气体传感器，PM2.5传感器，DHT11温湿度传感器，DS1302时钟芯片，测量环境的温湿度，CO和PM2.5浓度和时间，由12864液晶模块进行显示数据，AT24C02存储芯片把测量数据进行存储，以便数据的比较和分析。

2.设计与制作

2.1设计方案

根据检测系统的需要，对系统的电路原理图、系统的程序图进行了详细的设计，设计图如图2-1、2-2所示。

2.2制作过程

（1）准备好单片机、传感器、面包板、杜邦线、烙铁、焊锡、万用表等器件。

（2）根据设计图及电路原理图，在面包板上进行接线、测量数据及系统调试。

（3）用画图软件Altium Designer画出电路的原理图，用激光打印机把PCB图打印出来，用热转印机把打印好的PCB图转印在覆铜板上，用一定量的三氯化铁腐蚀液腐蚀出图形，用台钻手工钻孔，并用砂纸将PCB板的细节处打磨好。

（4）按照图纸在PCB板上插装元件并焊接，焊接机械强度要足够，焊点表面要光滑。焊接好后，进行最后的系统调试。经调试，测量数据正确，如图2-3所示。

3.应用设计进行的相关实验

看着自己做好的作品，感觉到了一种成就感。我带着作品到室内和路口分别进行检测。

3.1路口检测

用作品在路口检测的结果如表3-1所示。

3.2室内检测

用作品在室内检测的结果如表3-2所示。

3.3检测分析

（1）从表3-1和表3-2两个检测数据对比可以看出，路口的车流和人流都比较多，PM2.5值与室内相比，较高。但是由于室内通风不够通畅，CO的值室内比室外高。温度室内比室外高，湿度室内比室外低。数据结果都比较符合实际情况。

（2）在现场检测时，自带手表、温度计和智能手机。温度计上的温度数值与作品的数值一致，手表的时间和作品的实测时间也一致。我用智能手机搜索网站上当地的PM2.5的数值、CO的数值，与作品所测数值稍微有些差值。我认为，网上的公布值是用检测地的数值大约代表一个城市的检测情况。而作品能实时实地的检测准确位置的性能指标。

3.4市民评价

11月7日，我去居民小区，向人们介绍我的作品，居民们争先恐后的用我的仪器进行测量，还有热心的群众从家中拿来温度计进行比对数值。他们一致反映，我的作品，小巧、实用、检测精确度高，便于在家中放置。

4.结论与分析

4.1系统功能

本系统是基于IAP15F2K61S2单片机制作的空气质量检测仪，实现了温湿度，CO浓度和PM2.5浓度的监测。而且当CO浓度和PM2.5浓度超标时，可以实现报警和数据存储的功能。

4.2使用说明

（1）上电开机。

（2）初始化，系统开始运行，实时监测各种数据。

（3）按键选择分别进入不同的功能页面。

页面1：时间和温湿度的测量数据；

页面2：PM2.5浓度和CO浓度的测量数据；

页面3：温度和湿度用优、良、差分等级表示；

页面4：PM2.5浓度和CO浓度用优、良、差分等级表示。

4.3作品的实用性

（1）能够实时检测温湿度，CO浓度和PM2.5浓度的数据。

（2）可视化程度高，可以在12864液晶屏幕上显示所有信息。

（3）采用了51单片机的升级芯片IAP15F2K61S2，速度更快，功耗更低。

（4） 能够对环境状况进行精确的测量，偏差小。

4.5作品的创新性

（1）应用了AT24C02存储芯片，能够对异常情况发生时的数据进行保存。

（2）应用了ENC28J60模块，实现了网络传输功能，与飞速发展的网络时代相适应。

（3）整个系统软件上，采用了菜单式的程序结构和模块化的编程方式，通过按键控制12864液晶模块来显示各种信息，操作方便，精确度高。

（4）硬件上使用的都是集成模块，安装方便，结构简单。整个系统具有非常重要的实用价值，可应用在家庭，企业，机关，实验室，公共场合等各种环境下。

主要参考文献：

[1] 李升.单片机原理与接口技术，北京：北京大学出版社， 2011.7

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验房档案

验房时间：2007年11月16日　10:00～12:00

收房业主：苏刚

验房专家：北京连明宇房地产检测咨询服务有限公司验收工程师杨连明，赵伟

验收楼盘：瞰都家园

物业类型：公寓

物业面积：86.62平方米(建筑面积)

物业状态：精装修

日前《楼市》记者接到读者苏刚先生电话，表示其在阅读本刊对精装修房屋质量问题进行的报道后，也对自己将要验收的精装修高档公寓质量感到忐忑，“现在的精装修房屋质量问题太多了精装修很多都很毛坯，我的精装修房子也快交房了，不知道会不会也出现这么多的问题呢?”

为此，11月16日记者与北泵连明宇房地产检测咨询服务有限公司工程师杨连明、赵伟一起，随就职于北京某房地产中介的苏刚先生前往位于东四环东风桥东北角的瞰都家国3号楼，对苏刚先生在该小区购买的一套建筑面积86.62平方米的两居室进行了验收。

墙地空股破损留遗憾主卧空气质量不符标准

跟随业主苏刚进入房间后，杨连明工程师首先用专业仪器对房屋整体的墙体结构，垂直度和地面进行了检测。“这套房墙体情况基本没有大问题，不过卫生间的墙砖局部有几处空鼓现象，这些应该是墙面不够平整或墙砖粘贴不牢靠导致的”，杨连明工程师同时也安慰业主，“这几处空股的面积都还比较小，―般不会对人住造成影响。可以不需要修补。”

而在检查卧室墙体与地面时，赵伟工程师则发现了次卧地板有一处明显的破损，他同时指着次卧北墙踢脚线叮嘱业主：“这里的拼接处理比较不到位，为了避免人住时间长久后有所松脱，最好还是要加以修补。”

随后两位工程师又拿出了一系列专业的仪器，“这是大气采样仪和室内电磁辐射检测的专用仪器，因为业主之前曾强调需要检测空气质量，所以我们也特意带了专业的仪器来进行检测。”杨连明工程师解释道。经过一番精密测量，两位工程师采集了一些样本并记录下了一些数据，“空气质量检测结果具体是否合格还需要我们回去进行更专业的检验。”(根据次日验房公司发回的空气质量检测结果，该房屋主卧室内空气中苯的检测结果不符合DBJ01-91-2004GB11737-89的标准值要求。)

据记者后来查阅相关资料，目前已经有越来越多的新房房主开始重视新装修房内的空气质量问题、据某省室内环境污染监测检验统计数据显示，在其检测的房屋中75％以上都存在空气质量问题，主要是空气中的甲醛和苯超标。

赵伟：经过我们检测，这套房屋的墙面地面整体都合格，遗堪的是卫生间墙砖局部出现了空鼓现象，次卧北墙踢脚线拼接处理也不到位，误差应该在0.05毫米之内，同时客厅右侧墙面壁纸也有破损。对于这些缺憾，除了业主在自行装修时可以修补外，我们建议业主还是尽可能找物业公司协调来进行适当的修补。

杨连明：我们这次采用了新仪器专门对房屋的室内空气质量以及电磁辐射进行检测，看其能否符合相关的标准。只有空气中甲醛、TVOC符合DBJB1-91-2004GBB/T18204，26-2000及DBJ01-91-2004的标准值，笨符合DBJOI-91-2004GB11737-89的标准值，电磁辐射符合GB9175-88的标准值，才算室内空气质量合格。

纱窗脱位出槽　门窗问题频频

在对房屋内各个门窗进行检测过程中杨连明工程师严肃指出：“目测就可以很明显地看出次卧窗西侧纱窗脱位出槽了。而且我们在检查时也发现所有窗户的密封条存在或多或少的脱落开胶现象客厅窗右侧纱窗脱位出槽现象最为明显，这些会对业主人住后的使用造成很大影响。”另外，杨连明工程师还在检查卫生间通风小窗时发现还存在明显的倾斜且周边未打胶封堵，卫生间的木门上部收口处也缺少面漆，厨房通风窗也和卫生间通风窗存在一样的毛病，周边处理很不到位，打胶不牢固厨房的门口线也没有打胶。

随后，在赵伟工程师的指引下，记者还看到该入户门门镜留空且项部密封不严，不仅如此，入户门外侧框与墙面结合部密封胶涂抹得不规则且有遗漏入户门外侧扇上部还有划痕门下部固定栓与入户门母扇合叶缺少螺丝。

“就这么几扇门窗怎么也会有这么多问题?现在的房屋质量还真是不能让人省心。对于自家房屋的大门窗户问题频频出现，业主苏刚不免有些郁闷。

杨连明：就窗体倾斜问题来看，该房屋卫生间通风小窗倾斜是由于窗户框架变形所致，而框架的变形有可能是因为施工，安装过程中没有按照相关规定进行找平和垂直度监测导致，建议业主报修物业，对其进行整修或重新安装；此外，该房屋内所有窗配设的纱窗脱位出槽，密封胶变形，也应该引起业主的高度重视，建议业主报修物业或装修过程中重新安装纱窗。

赵伟：开发商或施工单位聘请的分包工程施工单位或个人在完成楼盘内饰工程时，常常会由于疏忽，使得门窗的安装以及密封胶的涂抹不够到位。对于业主这套住宅内出现的众多门窗问题，我们建议其一定要先行报修物业公司，让他们来调试或补救。

部分插座不合理

在结束门窗的检查之后，业主又跟随赵伟工程师对室内的所有电路一同进行了“勘察”。“虽然经过我们检查之后室内民用电路基本正常，但是业主需要注意几个地方的电源插座。”跟随赵伟工程师的指引与提醒，业主苏刚发现其房屋的低压配电箱内(卫生间插座)的空气开关失灵了，同时，厨房西墙的插座也存在缺项。

赵伟：室内电源安装应严格按照北京市关于商品房电路规范要求进行施工，像该业主房屋内出现的低压配电箱内(卫生间插座)空气开关失灵的现象，必须报修物业管理会司，要求其一定给予更换。对于厨房西墙插座缺项现象，我们通过三级电源就可以检测出来，如果三级电源右侧的两个灯亮即为正常，而该处却是左侧的两个灯亮了，表明其存在缺项，建议让物业把线头调一下即可。

橱柜缺乏垂直与水平卫生间淋浴泛水坡度较小

经检测，该套房屋燃气表，水表均已到位，电表、房屋电话、对讲、宽带线路均已到户。

而在两位工程师检查厨卫的过程中，业主苏刚也自行检查起房屋来，他在检查厨房时突然叫住记者说：“我怎么觉得这个橱柜有点别扭呢?不知道是哪里出现问题。”顺着苏先生的指点，记者和杨连明工程师开始对厨房上下打量，终于找出了苏先生觉得“别扭”的原因厨柜局部扇并不垂直，也缺乏水平。“很明显这是精装修配送的橱柜质量不够过关，这需要与物业有关人员沟通，让他们来找人进行重新调试。”杨连明工程师如是指出。

在检查卫生间时，杨连明工程师发现周边门口线均没有打胶封堵，同时也发现该房屋卫生间的淋浴泛水坡度比较小。

业主在检查过程中还特意向杨连明工程师强调，“麻烦您对我的排水管道检测细致些，因为前几天听说楼下有好几户房屋的排水管都不通真希望我家的不会也这样。”

篇4

随着人们生活水平的提高，汽车正迅速步入家庭，汽车内的空气污染问题逐渐受到人们的重视。汽车内产生的病毒、甲烷、苯、一氧化碳等污染气体能使人产生的困倦，无力、胸闷、精神恍惚，严重的可以猝死。所以汽车给人们带来便利的同时也给人们带来了很多安全隐患，而不断提升的生活质量要求和日益增强的健康关注程度使得人们对汽车内空气环境与舒适性的要求越来越高。本设计利用QS-01空气质量检测器对汽车内的空气质量进行检测，该空气质量检测系统利用QS-01空气质量检测传感器对有害空气的感应灵敏度原理，对电路进行开发设计，传感器感测到高浓度空气污染物时发出报警，并及时对有害空气进行净化处理；当空气质量符合要求时，发出语音提示空气质量正常。

二、QS-01空气质量检测的实现

（1）QS-01空气质量检测工作原理

QS-01是一种二氧化锡半导体气体传感器，对各种空气污染源具有较高的灵敏度，并具有快速响应的特点，其振动频率为100cmp，震动垂直高度为4nm，感应部位为二氧化锡（SnO2）。它在正常工作前需要预热4-5分钟，给加热丝Rh供电，待内部温度高达200～300℃时（传感器外壳微热，不会烫手），污染源气体和空气中的氧气会在高温中发生氧化反应，这时敏感体表面电阻Rs中的游离子会捕捉反应中的离子形成电子，相继形成电流，相对应的就是RS的电阻值会降低，这时候取其RS两端的电阻值与洁净空气中的Rs值做对比，结合“灵敏度特性曲线图”可知道其污染程度，污染越大，反应中离子越多，捕捉形成电流越大，其阻值相对越小，反之亦然。

图1 空气检测原理图

图2所示的灵敏度曲线，是传感器电阻Rs与气体浓度之间的关系的灵敏度特性，传感器阻值减少与气体浓度增加之间呈现对数关系。

（2）传感器测量误差分析

当空气质量传感器置于污染物中时，其阻值

中负载电压Vrl的变化是由传感器内部的敏感体表面电阻Rs变化引起的，其Rs易受温度和湿度的影响。但考虑到本设计的工作环境是在汽车内，对系统信号采集不会产生较大影响，可只考虑温度对传感器的影响，只考虑温度对传感器的影响。

QS-01的工作温度是0℃～40℃且在相对湿度于95%、温度为20±2℃时灵敏度最好，其灵敏度为Rs（混合）/Rs（空气）。当温湿度变化较大时会对Rs及灵敏度产生影响。当汽车封闭一段时间后，本系统在不同温度的测试结果如表1所示：

表格1 测试数据结果

三、硬件电路设计

（1）传感器内部电路分析

本系统选用的日本进口QS-01空气质量传感器，高灵敏度、低污染，响应时间快速。其外部采用塑料外壳，3个引脚，内部的光敏半导体材料分布在铝基上，铝基上引出电极，在基底背面镀了一层氧化钌作为加热器，他们都封装于塑料壳内，可在极低的功耗下获得极好的感应数据，对于轿车内以及室内的空气质量检测非常适合。硬件原理图如图3所示，引脚1用于5V电源供电，引脚2接负载电阻与单片机进行通信，引脚3为接地端或者接电源负极。

图3 传感器内部电路连接

（2）传感器电路设计模块

当空气中污染物浓度发生变化时，光敏半导体感应到变化导致其电阻变化，从而引起RL上的电压值发生变化，我们将电路设计为数字输出和模拟输出。电路设计图如图4所示。

（一）数字信号输出：将传感器的输出电压信号送入LM393单限电压比较器，调节Rz设定参考电压Ut，当空气中的污染气体浓度合格时UnUt，DOUT输出低电平。

（二）模拟信号输出：传感器将采集到的模拟浓度信号直接在AOUT输出，经过AD7705进行模数转换，将信号送入单片机处理。使用这种输出方式我既可以计算出污染气体的浓度，还可以确定出污染气体的种类。

通过分析采用两种输出相结合的方法。在DOUT输出的一个高（低）电平到单片机去请求中断。若为低电平，此时单片机响应中断请求并启动AOUT端数据的采集，AOUT端口输出的模拟信号，经过AD7705模数转换芯片将信号送入单片机进行分析处理后，便可在显示屏显示出相应污染物的浓度，同时启动语音播报模块；若为高电平，则表示气体合格。此电路具有很好的抗干扰能力，而且所用芯片的灵敏度也较高，完全可以满足本系统的设计要求。

图4 传感器电路设计图

（3）模数转换AD7705模块

此系统选用16位∑-A/D转换器AD7705，此A/D转换芯片由缓冲器、增益可编程放大器、调节器、可编程数字滤波器等组成，能够直接将传感器检测到的微弱小信号进行A/D转换，它具有高分辨率，宽动态范围，自动校准，优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点，适合于轿车内空气质量检测中微小信号处理的需要。其电路设计如下图5所示。

图5 A/D转换模块电路图

（4）语音播报模块

语音播报模块使用中文语音合成芯片SYN6658[7]进行语音播报。SYN6658语音合成芯片与单片机通信示意图如图6所示：

图6 语音播报示意图

该语音合成芯片SYN6658提供一组全双工的异步串行通信接口，利用TXD和RXD实现与单片机进行数据传输，通过UART接口接收单片机发送的命令和数据，实现文本信息的语音合成输出，由扬声器进行语音播报。当单片机接收到信号判断出空气质量是否合格时启动该语音模块。

四、软件设计

本系统的软件设计主要包括了轿车内的空气浓度数据采集、按键扫描、语音报警以及LCD12864液晶显示。首先单片机初始化，按键扫描进行标准值的设定，传感器检测汽车内空气质量，传感器采集环境数据并进行线性拟合数据，LCD显示空气浓度值；当前值与标准值比较，当超出允许范围时，进行报警提示。主程序的流程设计如图7所示。