居室、辦公室、賓館、飯店、商場等場所使用的裝潢材料中含有大量的有害化學成分如：甲醛(Formaldehyde)等有害氣體常引發眼睛和喉嚨疼痛、皮炎等一系列健康問題(Emerson)，習慣稱之為“裝潢病”，在導致“裝潢病”的諸多物質中甲醛可算是罪魁禍首。且甲醛是一種潛在的致癌物質，對人體健康有較大的危害。專業機構測量甲醛等有害氣體價格昂貴，而且在時間方面受到限制?，F代家庭使用的天然氣、液化氣可能發生泄漏引起爆炸。因此，設計一種低功耗、便攜式室內空氣質量檢測系統具有廣泛的應用價值。 

　　1 系統組成及工作原理 

　　該檢測系統由MSP430F5529單片機為核心，由傳感器、A/D轉化模塊和液晶顯示模塊組合而成。通過MQ138甲醛檢測傳感器檢測室內空氣中甲醛濃度，通過ms2200CO檢測傳感器檢測一氧化（oxidation)碳氣體，通過空氣質量傳感器 MQ135傳感器檢測室內空氣中其他有害氣體和可燃氣體，AM2301溫濕度傳感器對現場溫濕度進行實時監測，采用MSP430單片機自帶的AD轉換器對傳感器采集的信號進行模數轉換，利用段式液晶顯示屏顯示檢測結果。系統結構如圖1所示： 

　　2 硬件電路設計 

　　2.1 主控芯片(又稱微電路)MSP430F5529功能介紹。MSP430F5529是一種16位超低功耗、具有精簡指令集的混合信號處理器。尋址方式豐富，運行速度快，高達25MHz。當系統處于省電的低功耗狀態時，中斷喚醒只需5μs；并且體積小，電壓低，功耗低，適用于需要電池供電的便攜式儀器中。此外，內置的A/D轉換器的分辨率達到了12位，提高了轉換精度，使測量更加準確，內置A/D轉換器進一步降低了功耗。 

　　2.2 MQ138甲醛檢測(檢查并測試)傳感器。MQ13噪聲檢測服務8傳感器的敏感材料是活性很高的金屬氧化物半導體，當在空氣中加熱到一定溫度時，發生氧化反應，南通廢水檢測氧原子吸附電子變成氧負離子，濃度升高。遇到還原氣體時氧負離子因發生還原反應導致(cause)其表面濃度降低。MQ138傳感器模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)信號和電平信號同時輸出，模擬量輸出隨濃度增加而增加，濃度越高電壓越高。用于家庭、環境的揮發物探測裝置，適宜于醛、醇、酮、芳族化合物的探測，氣敏感元件測試濃度范圍：苯（化學式：C6H6） 1 to 100pp

　　M、甲苯（化學式：C6H6） 10 to 100pp

　　M、甲醛(aldehyde) 1 to 10ppm。MQ138甲醛檢測傳感器(transducer)測量原理圖如圖2所示。 

　　2.3 MQ135空氣質量檢測傳感器。MQ135空氣質量檢測傳感器用于家庭、環境的有害氣體探測裝置，適宜于氨氣(化學式NH3)、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、煙霧等氣體有害氣體的探測；氣體敏感(感覺敏銳)元件測試濃度范圍：10 to1000ppm；對硫化物、苯系蒸汽、煙霧等有害氣體具有很高的靈敏度；具有長期的使用壽命和可靠的穩定（解釋:穩固安定；沒有變動)性。MQ135空氣質量檢測傳感器測量原理圖如圖3所示。 

　　2.4 ms2200CO檢測傳感器(transducer)。南通甲醛檢測操作簡單、使用方便的簡易檢測方法的產品，也是目前最適合個人家庭檢測甲醛的檢測方法。體積小巧方　便放置，用于家具治理前后對比甲醛濃度，判斷治理效果再方便合適不過啦！甲醛自測盒的特點就是消費者可以自己動手檢測甲醛，操作方法簡單！ms2200CO檢測傳感器用于檢測一氧化（oxidation)碳(C)氣體，工作在-10至60攝氏度，檢測濃度范圍：0-1000ppm（CO氣體）；對一氧化碳、煙、HC揮發氣體有高靈敏度，噪聲檢測服務可用于該類氣體定性檢測；具有使用壽命長和穩定性可靠等特點。ms2200CO檢測傳感器測量原理圖如圖4所示。 

　　2.5 AM2301(重定向)溫濕度傳感器。AM2301傳感器又叫DHT21傳感器，是一款含有已校準數字信號輸出的復合式溫濕度傳感器。該傳感器包括(bāo kuò)一個電容式感濕元件和一個NTC感溫元件，并與高性能單片機相連。 

　　2.6 報警系統。為了使本系統對室內空氣品質的監測更為直觀，采用了由顯示屏和一個蜂鳴器構成的聲光報警電路。其中對應每一種有毒氣體都有一紅一綠兩個發光二極管與其對應，正常情況下對應綠色的發光二極管亮，蜂鳴器不響；當氣體的濃度超標時，對應紅色的發光二極管亮，并啟動蜂鳴器。 

　　2.7 AD轉換電路。南通空氣檢測是指對空氣的組成成分的檢測。狹義的空氣檢測，主要是從應用的角度，重點研究的是室內空氣檢測。它是指室內指裝飾材料、家具等含有的對人體有害的物質，釋放到家居、辦公環境中造成的裝修污染，來檢測空氣質量。氣體傳感器出來的信號是模擬信號，而微處理器MSP430F5529只能處理數字信號，故需要對模擬信號信號進行轉換，將其轉換為處理器能識別的數字信號，由于經過放大電路出來的模擬電壓變化范圍在0～3V，故采用MSP430F5529單片機自帶AD進行模數轉換。 

　　MSP430F5529對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0-3V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ADC0809的時序接口為51系列單片機的標準總線接口，操作控制方便，如同對存儲器或I/O操作一樣，A/D轉換精度為8比特，滿足本課題要求。輸入的模擬電壓為0～3V，一次A/D轉換時間為100μS。 

　　2.8 超低功耗。MSP430F5529繼承了MSP430單片機超低功耗的特點，可以軟件配置6種超低功耗模式，其處理功耗（1.8～3.6V，0.1?A/Power-down，0.8?A/Standby，250?A/MIPS）和口線輸入漏電流(Electron flow)（50mA）在業界都是的?？梢詽M足本系統對超低功耗的要求，實現電池供電。 

　　2.9 液晶顯示模塊。本系統(system)所要顯示的數據一共有5個，分別是兩種有毒氣體的濃度和室內的溫度（temperature)、濕度，顯示模塊采用單片機自帶的段式顯示屏。這種LCD是102x64矩陣LCD，帶背光，驅動簡單，適用于耗電量小為便攜式應用的場合。 

　　3 軟件電路分析 　　系統軟件流程圖如圖5所示。 

　　4 系統實驗方案 

　　4.1 溫濕度檢測模塊設計實驗方案。選擇AM2301模塊進行溫濕度傳感器對現場溫濕度進行實時監測，將測得數據（data)與標準溫濕度表進行比較，修正室內空氣檢測系統(system)測量準確度。 

　　4.2 有毒氣體檢測模塊設計實驗方案(fāng àn)。有害氣體檢測模塊與MSP430單片機連接，利用單片機內置的A/D轉換器將氣體檢測傳感器(transducer)模塊輸出的氣體濃度信息轉換為數字信號，并在顯示屏上顯示出來，將顯示出來的值與標準有害氣體濃度相比較，有害因素檢測修正室內空氣質量檢測系統(system)測量準確度。 

　　5 結束語 

　　檢測室內甲醛(Formaldehyde)氣體濃度和可燃氣體（甲烷、丙烷等）；還可檢測室內溫度（temperature)、濕度；可實時顯示甲醛濃度讀數、溫度、濕度讀數。南通環境檢測中心是通過對人類和環境有影響的各種物質的含量、排放量的檢測，跟蹤環境質量的變化，確定環境質量水平，為環境管理、污染治理等工作提供基礎和保證。簡單地說，了解環境水平，進行環境監測，是開展一切環境工作的前提。體積小，重量輕，攜帶方便；采用電池供電，系統功耗低，價格低；適合家庭使用的空氣質量檢測系統。

室內空氣檢測