2．1 傳感器模塊
傳感器模塊負責采集環(huán)境參數(shù)，主要對環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和綜合空氣質(zhì)量進行采集。溫度傳感器采用ADT7301ARMZ，通過SPI與MCU通信；濕度傳感器和綜合空氣質(zhì)量傳感器分別采用HIH-4010-003和QS-01，均為模擬輸出，通過ADC輸入到MCU。以上傳感器的數(shù)據(jù)由MCU讀取后，再由MCU進行數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
ADT7301ARMZ是一款高度集成的高精度數(shù)字溫度傳感器芯片，提供全量程標定的數(shù)字輸出。該傳感器包含一個帶隙材料制成的溫度敏感元件、一個13位ADC轉(zhuǎn)換器和一個串行接口電路。串口電路兼容SPI、QSPI、MICROWIRE協(xié)議和DSPs，可以很方便地與其他微處理器／微控制器直接通信。傳感器工作溫度范圍為-40～155℃，轉(zhuǎn)換精度為±0．5℃。此外，ADT7301ARMZ也有著較寬的工作電壓(2．7～5．5 V)，提供待機模式，待機模式下電流低至1μA，非常適合電池供電和低功耗工業(yè)測量應(yīng)用。
HIH-4010-003濕度傳感器為內(nèi)置信號處理單元、經(jīng)激光修正的熱固聚合物電容式感應(yīng)元件，感應(yīng)元件采用多層結(jié)構(gòu)，使傳感器對大多數(shù)應(yīng)用環(huán)境中的不利因素(如潮濕、多塵、臟污、油類和普通化學環(huán)境)具備良好的抵抗性能。HIH-4010-003工作濕度為0％RH～100％RH；在典型工作電壓5 V下，工作電流僅為200μA，功耗低，典型響應(yīng)時間為5 s，響應(yīng)速度快；輸出接近線形，穩(wěn)定而且漂移低。傳感器在標定數(shù)據(jù)的最佳擬合曲線下輸出精度為±3．5％RH。為了使得傳感器輸出模擬量能夠轉(zhuǎn)換為具有實際意義的物理量，同時還要獲得上述精度，需要進行數(shù)據(jù)變換處理和溫度補償修正處理?？梢杂萌缦鹿剑瑢@得的輸出值轉(zhuǎn)換為實際濕度值：
Sensor_RH=(R-Zero_offset)／θ
Real_RH=(Sensor_RH)／(1．054 6--0．002 16T)
式中，Sensor_RH為計算所得濕度值；Real_RH為實際空氣濕度值；R為輸出電壓值；Zero_offset為零點漂移；θ為輸出電壓隨濕度變化的斜率；T為溫度值。
HIH-4010-003的標定數(shù)據(jù)分別為：Zero_offset為0．958 V、θ為30．680 mV／％RH。
QS-01是一種二氧化錫半導(dǎo)體氣體傳感器，對氣態(tài)的空氣污染(如香煙、氨氣、酒精、硫化氫、一氧化碳、氫氣、VOCs等)有很高的靈敏度，響應(yīng)時間快，功耗低。室內(nèi)空氣污染存在許多潛在重要來源，大致有如下幾個：首先是燃燒附屬產(chǎn)物，主要指在采暖和烹飪過程中產(chǎn)生的附屬物，包括一氧化碳、硫化物以及各類碳氫化合物；其次是各種揮發(fā)性有機物，主要來源于室內(nèi)潮濕陰暗角落、空氣交換設(shè)備以及建材輔料等；最后就是各種煙草煙霧。由此可見，QS-01對于室內(nèi)常見的各種污染源有著很好的檢測覆蓋率，能夠有效地響應(yīng)各種室內(nèi)常見污染。

QS-01作為一款綜合空氣質(zhì)量傳感器，容易受到環(huán)境變化的影響，輸出電阻也很容易變動，因此需要定期在潔凈大氣環(huán)境中進行輸出電阻(RS)的“0”點更新。使用QS-01來表示傳感器感度的時候，通常對比“0”點和空氣污濁時輸出電阻(Rs)的變化率來表示，也就是說，以檢測相對值來度量空氣質(zhì)量。同時，傳感器對溫濕度也有一定的依賴性，如圖3所示。我們以相對值來度量空氣質(zhì)量，前提是溫濕度等條件不變，所以當溫濕度變化落差大時，為了得到較為精確的結(jié)果，需要進行一定的溫濕度補償計算。QS-01傳感器對于各種不同氣體敏感性也不一樣，如圖4所示。因此，在某些特殊場合(例如污染氣體比較單一)，可以選取不同擬合曲線來比較精確地獲取當前場合實際的空氣污染程度。

QS-01是以輸出電阻來顯示空氣污染程度的，但是直接讀取傳感器的輸出阻值(Rs)會比較困難，所以通常是讀取R(負載輸出電壓)，以電壓變動來衡量空氣質(zhì)量：
Rs=(Vc÷R-1)×RL
式中，Rs為傳感器電阻值；Vc為供電電壓；RL為輸出負載；R為負載輸出電壓。