呼吸清潔、健康的空氣對(duì)我們的健康至關(guān)重要，但在許多環(huán)境中，空氣質(zhì)量仍然是一個(gè)問(wèn)題。在本文中，我們將深入探討如何創(chuàng)建一個(gè)基于Arduino的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我們將從討論各種組件開(kāi)始，然后繼續(xù)討論其MQ135傳感器與Arduino板的接口，然后是編碼。所以，讓我們直接進(jìn)入它。

什么是AQI傳感器或空氣質(zhì)量指數(shù)傳感器？

空氣質(zhì)量指數(shù) （AQI）是一種標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量方法，用于傳達(dá)特定時(shí)間特定區(qū)域的空氣污染程度或清潔程度。它提供了一種易于理解的方式向公眾傳達(dá)有關(guān)空氣質(zhì)量的信息。

AQI通?？紤]全球環(huán)境機(jī)構(gòu)監(jiān)管的幾種主要空氣污染物，如地面臭氧、顆粒物（PM2.5和PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。每種污染物都有自己的規(guī)模和閾值水平，這些水平?jīng)Q定了AQI值。

AQI 量表范圍從 0 到 500，特定類(lèi)別表示與空氣質(zhì)量相關(guān)的健康問(wèn)題水平：

0 至 150：正常至中度污染-該范圍包括大多數(shù)人認(rèn)為可以接受的空氣質(zhì)量條件，偶爾會(huì)關(guān)注高端的敏感人群。

151 至 200：較差-每個(gè)人都可能開(kāi)始受到健康影響，敏感人群更有可能受到嚴(yán)重影響。

201 到 300：非常糟糕 -緊急情況的健康警告。整個(gè)人口都可能受到影響，并可能產(chǎn)生嚴(yán)重的健康影響。

301 至 500：有毒 - 健康警報(bào)：由于空氣質(zhì)量極差，每個(gè)人都可能會(huì)受到更嚴(yán)重的健康影響。

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們不會(huì)測(cè)量PM2.5和PM10，但如果你想了解更多信息，你可以檢查AQI監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并在以后將其作為這個(gè)項(xiàng)目的升級(jí)。

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如何工作？

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用傳感器來(lái)檢測(cè)氣體水平、溫度和濕度等環(huán)境參數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，來(lái)自氣體傳感器的模擬讀數(shù)連接到Arduino的模擬引腳，提供有關(guān)空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)。這些讀數(shù)映射到預(yù)定義的閾值，將空氣質(zhì)量分類(lèi)為“好”、“差”、“非常差”或“有毒”。同時(shí)，DHT11傳感器可測(cè)量濕度和溫度。收集的數(shù)據(jù)使用 Adafruit 庫(kù)實(shí)時(shí)顯示在 OLED
屏幕上。通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)這些參數(shù)，該系統(tǒng)提供了空氣質(zhì)量狀況的快照，使用戶(hù)能夠評(píng)估和應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化。

此項(xiàng)目所需的組件包括：

Arduino開(kāi)發(fā)板

MQ135氣體傳感器，用于檢測(cè)各種氣體。

DHT11溫濕度傳感器

用于視覺(jué)輸出的OLED顯示屏

面包板和跳線(xiàn)

Arduino空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路圖

完整的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目連接如下，OLED、DHT11 和 MQ135 氣體傳感器連接到面包板上的 Arduino Uno。

arduino在SDA和SCL引腳的幫助下，使用I2C協(xié)議連接到OLED。MQ135 氣體傳感器輸出模擬信號(hào)，這些信號(hào)發(fā)送到 Arduino
的模擬輸入引腳 A0。DHT11 傳感器有一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出引腳，連接到 Arduino 的 D2 引腳。

以下是項(xiàng)目在面包板上連接后的外觀(guān)。

基于Arduino的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)代碼解釋

該代碼監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量并在OLED顯示屏上顯示傳感器讀數(shù)（溫度、濕度和氣體水平）。讓我們分解一下：

#include < SPI.h >
#include < Wire.h >
#include < Adafruit_GFX.h >
#include < Adafruit_SSD1306.h >
#include < dht.h >

這些產(chǎn)品線(xiàn)包括通信協(xié)議（SPI、有線(xiàn)）、圖形處理（Adafruit_GFX）、OLED顯示控制（Adafruit_SSD1306）和DHT傳感器的必要庫(kù)。

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET 4

為OLED顯示器的寬度、高度和復(fù)位引腳定義常量。

Adafruit_SSD1306顯示器（SCREEN_WIDTH、SCREEN_HEIGHT和電線(xiàn)、OLED_RESET）;

創(chuàng)建一個(gè)名為 Adafruit_SSD1306 類(lèi)型的 display
對(duì)象，以使用指定的寬度、高度、通信（Wire）和復(fù)位引腳來(lái)控制 OLED 顯示器。

#define sensor A0
#define DHT11PIN 2

為連接到氣體傳感器（傳感器）的模擬引腳和連接到 DHT11 傳感器
（DHT11PIN） 的引腳定義常數(shù)。

int gasLevel = 0;
String quality = "";
dht DHT;

聲明變量以存儲(chǔ)氣體水平和質(zhì)量描述，并創(chuàng)建 DHT 傳感器的實(shí)例 DHT。

void sendSensor() {
 // Function to read temperature and humidity from the DHT sensor
int readData = DHT.read11(DHT11PIN);
      float h = DHT.humidity;
      float t = DHT.temperature;

      if (isnan(h) || isnan(t)) {
      Serial.println("Failed  to read from DHT sensor!");
        Return;
  }
      display.setTextColor(WHITE);
      display.setTextSize(1);
      display.setFont();
      display.setCursor(0, 43);
      display.println("Temp  :");
     display.setCursor(80, 43);
      display.println(t);
      display.setCursor(114, 43);
      display.println("C");
      display.setCursor(0,  56);
      display.println("RH    :");
      display.setCursor(80, 56);
      display.println(h);
      display.setCursor(114, 56);
      display.println("%");
}

此功能用于讀取DHT傳感器的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將其顯示在OLED屏幕上。

void air_sensor() {
gasLevel = analogRead(sensor);

      if(gasLevel< 151){
        quality = "  GOOD!";
      }
      else if (gasLevel >151 && gasLevel< 200){
        quality =  "  Poor!";
  }
      else if (gasLevel >200 && gasLevel< 300){
        quality  = "Very bad!";
  }
        else if (gasLevel >300 && gasLevel< 500){
        quality  = "Toxic!";
  }
        else{
        quality = " Toxic";   
}
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setTextSize(1);  
  display.setCursor(1,5);
  display.setFont();
  display.println("Air Quality:");
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(5,23);
  display.println(gasLevel);
  
  display.setCursor(20,23);
  display.println(quality);  
}
This function is defined to read gas levels from the analog pin connected to the gas sensor and determine the air quality based on predefined thresholds. It also displays the gas level and quality on the OLED screen.

void setup() {
 Serial.begin(9600);
  pinMode(sensor,INPUT);
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3c)) { // Address  0x3D for 128x64
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
}
  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(WHITE);
  
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(50, 0);
  display.println("Air");
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(23, 20);
  display.println("Quality monitor");
  display.display();
  delay(1200);
  display.clearDisplay();
  
  display.setTextSize(1.5);
  display.setCursor(20, 20);
  display.println("BY Circuit");
  display.setCursor(20, 40);
  display.println("Digest");
  display.display();
  delay(1000);
  display.clearDisplay(); 

}

設(shè)置功能初始化串行通信，將傳感器引腳設(shè)置為輸入，并初始化OLED顯示屏。它在屏幕上顯示介紹性消息。

void loop() {
display.clearDisplay();
air_sensor();
sendSensor();
display.display();  

}

循環(huán)功能清除顯示屏，使用定義的功能讀取氣體傳感器和 DHT
傳感器數(shù)據(jù)，并使用最新讀數(shù)不斷更新顯示屏。

該代碼實(shí)質(zhì)上是初始化傳感器，讀取其數(shù)據(jù)，根據(jù)氣體水平確定空氣質(zhì)量，并在OLED屏幕上循環(huán)顯示所有信息。

#include
#include
#include
#include
#include
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

#define OLED_RESET 4 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define sensor A0
#define DHT11PIN 2

int gasLevel = 0; //int variable for gas level
String quality ="";
dht DHT;

void sendSensor()
{
int readData = DHT.read11(DHT11PIN);
float h = DHT.humidity;
float t = DHT.temperature;

if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
return;
}
display.setTextColor(WHITE);
display.setTextSize(1);
display.setFont();
display.setCursor(0, 43);
display.println("Temp :");
display.setCursor(80, 43);
display.println(t);
display.setCursor(114, 43);
display.println("C");
display.setCursor(0, 56);
display.println("RH :");
display.setCursor(80, 56);
display.println(h);
display.setCursor(114, 56);
display.println("%");
}

void air_sensor()
{
gasLevel = analogRead(sensor);

if(gasLevel<151){
quality = " GOOD!";
}
else if (gasLevel >151 && gasLevel<200){
quality = " Poor!";
}
else if (gasLevel >200 && gasLevel<300){
quality = "Very bad!";
}
else if (gasLevel >300 && gasLevel<500){
quality = "Toxic!";
}
else{
quality = " Toxic";
}

display.setTextColor(WHITE);
display.setTextSize(1);
display.setCursor(1,5);
display.setFont();
display.println("Air Quality:");
display.setTextSize(1);
display.setCursor(5,23);
display.println(gasLevel);

display.setCursor(20,23);
display.println(quality);
}

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(sensor,INPUT);
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3c)) { // Address 0x3D for 128x64
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
}
display.clearDisplay();
display.setTextColor(WHITE);

display.setTextSize(2);
display.setCursor(50, 0);
display.println("Air");
display.setTextSize(1);
display.setCursor(23, 20);
display.println("Quality monitor");
display.display();
delay(1200);
display.clearDisplay();

display.setTextSize(1.5);
display.setCursor(20, 20);
display.println("BY Circuit");
display.setCursor(20, 40);
display.println("Digest");
display.display();
delay(1000);
display.clearDisplay();
}

void loop() {
display.clearDisplay();
air_sensor();
sendSensor();
display.display();
}

審核編輯：陳陳