基于单片机的PM2.5浓度检测仪的设计

薛荣坤

摘要：该文采用AT89S52芯片为控制主芯片，由粉尘传感器测量所测空间中的粉尘浓度，并最终由LCD模块显示所测空间中的粉尘浓度。当所测空间中的粉尘浓度达到事先设定的阈值时，蜂鸣器启动报警，并且点亮相对应的LED灯，让使用者知道当前的污染级别。该系统简单可靠、稳定性高，调试方便，对当前的生产生活具有一定的实践和应用价值。

关键词：雾霾;单片机;传感器

中图分类号：TP3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）14-0256-02

1引言

科学技术就像一把双刃剑，它能够满足人类日益增加的物质和文化需求的同时，也给人类生产生活带来了不利的影响，例如雾霾天气，作为21世纪的新生产物，它给我们身体健康和生存环境产生了不小的影响，据世界卫生组织所发布的公告显示，目前人类受到可吸入颗粒物的危害前所未有，其中高污染城市居民死亡率与相对清洁城市居民死亡率相比较，前者高于后者15%-20%，如1952年伦敦烟雾事件，伦敦杀人雾在四天内夺走了4000多条人命;还有2013年初北京肆虐横行的雾霾事件，令人触目惊心。随着医学技术的进步，医学专家发现，人类所特有的生理结构没有能力过滤和阻拦PM2.5，其对人类的威胁越来越严重，最终与气象专家一致认为，雾霾天气中所含的细小颗粒物给人类带来的危害可能比沙尘暴带来的危害更大，所以，对于我们人类来说，对当前的PM2.5的监测与治理迫在眉睫。

2硬件电路

本文所提出的PM2.5浓度检测仪的设计电路是由单片机、传感器、LCD显示、污染级别提醒电路等模块构成，首先在报警电路中设计一个阈值（可以通过键盘电路手动调节），然后由粉尘传感器采集所测空间中细颗粒浓度，经AT89C52单片机处理后，显示在LCDl602液晶屏上，当检测到的细颗粒浓度值超过事先设置的报警阈值时，蜂鸣器自动报警，原理图如图1所示。

该设计不仅能够实现对所测空间PM2.5的浓度的实时检测，并且还可以驱动报警电路和点亮相对应的LED灯，最终实现报警级别的判断，其PM2.5的浓度范围、灯亮及环境等级判断标准具体如表1所示。

2.1单片机最小系统

单片机最小系统就是以单片机为主芯片模块，其他为辅助模块，最终使单片机系统能够正常工作的最少元件所构成的系统电路。常用5l单片机系列最小系统一般由单片机、晶振電路、复位电路、按键输入/输出等设备构成。

2.2粉尘传感器电路

系统中的粉尘传感器采用GP2Y1010AU芯片，该芯片根据所测空间颗粒浓度大小，将其变为相对应的模拟电压，其值与粉尘浓度成正比，然后经过A/D模块，变为数字信息，最终在LCD模块上显示。

2.3 LCD显示模块

系统中的显示模块采用LCDl602显示器。与传统的LED数码管显示器件相比，液晶显示模块具有色彩饱和度，还原能力和的对比度高等优点，并且不需要驱动电路。

3软件设计与应用

3.1主程序设计

首先初始化，进行判断检测是否需要按下设置键，要是需要，先进行报警值更改，否则对控制传感器进行数据采集、A/D转换计算浓度值，接着进行报警值的判断，若大于报警值报警，触发蜂鸣器响起并亮起指示灯，否则对应的浓度范围的LED灯亮起，最终在LCD上显示当前浓度值，最后回到设置键，进行循环执行。

3.2主要子函数程序设计

本设计除了主程序外，还定义了一些自定义函数，方便主程序调用，主要有初始化程序、显示函数、报警显示、报警子函数、按键检测函数、A/D转换函数、中值滤波等。

4应用与结果分析

本设计主要可用于室内和室外的空气质量（主要是PM2.5）的检测，可调节的报警浓度设计，可以长期用来检测空间中的PM2.5浓度。例如：办公室的空气检测和提醒、公共场合控烟、空调和通风口处等公共场所的PM2.5监测。以下是对我们常见生活场景的检测结果，具体如表2所示。的值相对较低，中午时间PM2.5的值偏高;办公室一天之中PM2.5的值偏高，并且基本保持不变，原因可能是人员流动陛大的时候，PM2.5的值升高。

生活中应对雾霾可采取的措施有：（1）雾霾天气少开窗，最好不出门或晨练;（2）外出穿戴专业防尘口罩;（3）多吃一些木耳、猪血、等润肺的食物，并且多吃一些梨，枇杷等润肺的水果;（4）少量补充维生素D;（5）饮食清淡多喝蜂蜜水;6.尽量减少吸烟甚至不吸烟。

5结论

随着雾霾天气变得越来越严重，我们有理由且有必要采取一些措施来改善我们身边空气中的PM2.5指标。本设计就是基于这点，制作一个经济、简单且实用的多功能PM2.5浓度检测仪，应用于生产实践，从而提高我们的生产、生活质量。