基于单片机的空气质量检测仪.doc

龙源期刊网 基于单片机的空气质量检测仪作者：赵旭东来源：《电脑知识与技术》2016年第20期 ????????摘要：针对空气污染的问题，设计了一种基于51单片机控制的空气质量检测仪。设计是通过粉尘传感器GP2Y1010AU0F来测量当前空气中的PM2.5浓度，再将采集到的信号通过A/D转换为单片机可识别的信号，经单片机处理后在液晶显示屏上显示出数值，从而用来监测PM2.5的含量。经测试验证，该设计能够精确的显示出当前空气中PM2.5的含量，具有测量精度高，智能化程度高等优点。 ????????关键词：PM2.5；传感器；52单片机；A/D转换 ????????中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）20-0243-02 ????????随着人民生活水平的提高，经济的快速发展，空气污染变得越来越严重，极大影响了人们的健康安全。据一项人类生存研究报告指出，由于空气污染导致的过早死亡人数，平均约为每天1000人，也就意味着每年有35至40万的人由于污染而死亡。当今社会，人们正面临着“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”和“室内空气污染”等一系列空气污染问题，尤其在近几年，全国越来越多的地方遭受了雾霾的影响，也就是PM2.5的危害，人们的身体健康受到了严重的损害。根据世界卫生组织发布的消息，世界人口均遭到颗粒物的影响，一些污染严重的城市死亡率更是严重。不少无法被人体挡在体外的颗粒物进入人体后影响人们的呼吸系统，病从口入，随即经过长时间对有害气体的吸收，人体免疫力也会日益下降，这就给各种疾病创造了好的生存环境。 ????????一连串空气质量问题的发生，让人们对空气污染问题的严重性愈来愈担忧，并且对创建绿色健康生活环境的呼声也愈来愈高涨。城市环境空气颗粒污染物呈现多类型的态势。近年来，中国的一些城市更是频频地遭遇雾霾，让人们在猝不及防的情况下也对空气质量问题多了几分关切。雾霾中含有的污染物和有害物质一旦被人体吸入，我们的呼吸道就会受到影响，表面黏膜被破坏，抵抗能力越来越差，极易引起各种呼吸道疾病。同时，空气中的病毒，细菌等有害物质随着雾霾进入人体肺部，也易引起一些疾病。我们需要这样设计一种设备来对恶劣空气质量可能带来的危害进行一些必要的防护措施。 ????????针对目前普遍存在的空气质量的污染问题，设计了一种基于单片机的空气质量检测系统，该系统主要是用来监控PM2.5的浓度，旨在实现空气质量的预警监测，有利于进行全方位的空气质量评价。 ????????1 系统总体设计方案 ????????1.1系统总体设计思路 ????????设计提出了“PM2.5检测”方案最基本的实现方法。由AT89S52单片机作为系统核心系统、GP2Y1010AU0F粉尘监测传感器作为采集系统、LCD1602液晶显示模块作为显示系统、再有蜂鸣器报警系统，实现了本次设计的键盘输入、显示浓度、系统复位等附加功能。 ????????系统在检测PM2.5浓度的时候，设置了浓度报警系统，并且设置红，黄，绿三种颜色的显示灯，在不同的浓度范围内闪烁不同的颜色，用来表示当前的空气质量，浓度大于0.3mg/m3时，表示空气重度污染，红灯亮；浓度在0.1-0.3mg/m3之间时，表示空气轻度污染，黄灯亮；浓度小于0.1mg/m3时，表示空气质量良好，绿灯亮。总体设计方案如图1所示： ????????1.2单片机最小系统 ????????AT89S52单片机最小系统电路主要由单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等几部分模块构成。晶振选择频率范围为1.2 ～12MHz，或者更高，本次设计选择频率为11.0592MHz的石英晶振电路，电容较大，方便串口通信。 ????????空气质量检测实现的功能如下： ????????（1）能精确的在LCD液晶屏上显示空气中PM2.5浓度； ????????（2）可以设置浓度报警数值； ????????（3）可以显示当前空气质量状况； ????????（4）可以实现蜂鸣器报警。 ????????2系统硬件电路的设计 ????????2.1信息采集模块 ????????使用的GP2Y1010AU0F粉尘传感器，具有体积小，灵敏度高的特点，在采集时，内置的气流发生器发生作用，从而检测出气体中的PM2.5浓度含量，但是这种信号是模拟电压信号，具体浓度与电压成正比例关系，经A/D转换后由核心处理器件单片机接收。 ????????2.2主控电路 ????????采用AT89S52单片机作为主控电路的核心单元，另外主要通过6个模块的电路设计实现基本功能，分别是粉尘传感器、A/D转换、LCD显示模块、按键电路、报警电路、污染级别提醒电路。 ????????AT89S52单片机是CMOS8位微控制器，能与51单片机兼容的