基于單片機的智能空氣凈化系統(tǒng)設(shè)計凈化執(zhí)行模塊驅(qū)動風機調(diào)速：通過單片機PWM輸出（或定時器模擬PWM）控制MOS管（IRF540）柵極電壓，實現(xiàn)0-100%風速調(diào)節(jié)，電路中串聯(lián)1kΩ電阻限制柵極電流，并聯(lián)1N4007續(xù)流二極管保護MOS管。負離子發(fā)生器：采用繼電器（SRD-05VDC-SL-C）控制通斷，繼電器線圈經(jīng)ULN2003驅(qū)動后連接單片機P2.1，觸點端串聯(lián)1A保險絲后接負離子發(fā)生器電源。人機交互模塊LCD顯示：1602字符屏（并行接口）連接單片機P0口，配合RS（寄存器選擇）、RW（讀寫控制）、E（使能）引腳實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，顯示內(nèi)容包括當前空氣質(zhì)量等級、溫度、濕度及設(shè)備狀態(tài)。按鍵電路：3個獨立按鍵（模式、加減、確認）分別接P3.2-P3.4，通過軟件消抖（延時10ms重掃按鍵狀態(tài)）避免誤觸，支持手動設(shè)置凈化模式、閾值參數(shù)。藍牙擴展：HC-05藍牙模塊通過串口與單片機通信，AT指令配置后可實現(xiàn)手機APP遠程監(jiān)控（需編寫串口數(shù)據(jù)解析與轉(zhuǎn)發(fā)程序）。軟件設(shè)計程序總體流程系統(tǒng)程序采用C語言開發(fā)（KeiluVision5編譯），主循環(huán)邏輯為：1.初始化：配置GPIO、串口、LCD、傳感器參數(shù)；2.數(shù)據(jù)采集：輪詢讀取PM2.5、甲醛、溫濕度傳感器數(shù)據(jù)；3.數(shù)據(jù)處理：對傳感器數(shù)據(jù)進行濾波（滑動平均）、濃度計算與等級判定；4.控制決策：根據(jù)空氣質(zhì)量等級輸出PWM（風機調(diào)速）或繼電器信號（負離子發(fā)生器啟停）；5.顯示與交互：更新LCD顯示，掃描按鍵狀態(tài)，處理藍牙通信（可選）。關(guān)鍵模塊程序設(shè)計傳感器數(shù)據(jù)采集：PM2.5：通過ADC0832（8位ADC）采集模擬量，轉(zhuǎn)換為電壓值后代入校準公式（如`濃度=(電壓值-0.2)*1000/0.03`）計算顆粒濃度。甲醛：解析串口數(shù)據(jù)幀（幀頭`AA`，數(shù)據(jù)長度16字節(jié)），提取甲醛濃度字段并轉(zhuǎn)換為十進制值。溫濕度：通過單總線時序（起始信號、響應(yīng)信號、數(shù)據(jù)傳輸）讀取DHT11的40位數(shù)據(jù)，前16位為濕度，后16位為溫度?？刂扑惴ǎ翰捎瞄撝当容^+分段控制策略：PM2.5≤35μg/m3且甲醛≤0.08mg/m3：風機低速（PWM占空比30%），負離子發(fā)生器關(guān)閉；35<PM2.5≤75或0.08<甲醛≤0.1：風機中速（占空比60%），負離子發(fā)生器開啟；PM2.5>75或甲醛>0.1：風機高速（占空比100%），負離子發(fā)生器持續(xù)工作。人機交互程序：按鍵掃描采用狀態(tài)機設(shè)計，區(qū)分“空閑”“按下”“釋放”狀態(tài)；LCD顯示通過自定義字符（如空氣質(zhì)量等級圖標）增強可視化，支持手動切換“自動/手動”模式。系統(tǒng)測試與優(yōu)化測試環(huán)境搭建在10m3密閉實驗艙內(nèi)，通過燃燒香薰（模擬PM2.5）、釋放甲醛溶液（模擬甲醛污染）構(gòu)建污染場景，使用專業(yè)空氣質(zhì)量檢測儀（如賽納威CW-AQT200）作為參考標準，測試系統(tǒng)的響應(yīng)時間（傳感器數(shù)據(jù)更新至控制輸出的延遲）、凈化效率（30分鐘內(nèi)污染物濃度下降百分比）及穩(wěn)定性（連續(xù)運行48小時無故障）。優(yōu)化方向硬件抗干擾：電源電路增加共模電感、TVS管抑制浪涌，傳感器數(shù)據(jù)線采用屏蔽線減少電磁干擾；軟件濾波：對PM2.5、甲醛數(shù)據(jù)采用卡爾曼濾波，結(jié)合時間序列預(yù)測算法（如ARIMA）降低隨機噪聲，提升數(shù)據(jù)可靠性；控制策略升級：引入PID控制，根據(jù)污染物濃度變化率動態(tài)調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，平衡凈化效率與能耗。結(jié)論基于單片機的智能空氣凈化系統(tǒng)通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)了環(huán)境感知、自動控制與人機交互的深度融合，在低成本、易部署的前提下滿足了室內(nèi)空氣質(zhì)量治理的核心需求。系統(tǒng)可通過升級單片