基于单片机的PM2.5空气质量检测论文.docx

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1、基于单片机的空气质量检测系统设计专业：通信工程班级：2023级1班姓名：王世达目录引言21概述31. 1系统组成31.2硬件设计41.3软件设计42电路设计42. 1原理图42.2单片机及外围电路设计42. 3传感器电路设计113. 4A/D模数转换电路124. 5LCD显示电路135. 6LED显示电路152. 7报警模块153程序设计163. 1主程序设计163. 2按键局部错误!未定义书签。3. 3显TjK局部166. 4A/D转换局部174应用软件介绍217. 1keil的应用218. 2protel99se的应用229. 3Protcus的应用235设计的应用2310. 1主要用途2

2、411. 2应用场景246结果与分析24总结24致谢25参考文献26附录1原理图27附录2程序源代码27摘要随着现代科技的高度开展，工业生产力正在不断提高，而由此带来的负面影响也尤为显著，那就是环境的污染，它严重危害着人类的健康和生活。雾霾，为大气污染之一，一直以来广受人们关注。现在有越来越多的地区和国家开始高度重视雾霾天气，并将其视为一种灾害性天气。其实，很早以前就报道过一些雾霾灾害的重大事件，在这几次事件当中，不仅危害到人们的健康，甚至还剥夺了很多人的生命，比方1952年伦敦杀人雾事件和2023年北京雾霾事件。PM2.5,指环境中直径小于2.5Hm的颗粒物，是雾霾的主要成分之一，由于其粒径

3、小，活性强，易附有毒、有害物质，因而对人体健康威胁很大。因此，对PM2.5的测量显得越来越重要。本文将空气中PM2.5的浓度作为评定空气质量的依据。本设计的控制核心采用的是非常实用的51系列单片机AT89C52,配合粉尘浓度采集装置和显示设备，共同完成数据的采集，处理及显示。并会根据设置好的报警值报警提示，并且用不同颜色的指示灯显示空气质量。本文详细介绍了各个单元的电路设计过程及各功能的实现方法，该系统有良好的人机交互界面，有较高的测量精度，不仅简单实用而且便于携带。相信，它的价值一定会得到表达。关键词：雾霾；大气污染；PM2.5；单片机；AT89C52；空气质量ABSTRACTWiththe

4、highlydevelopmentofmodernscienceandtechnology,industrialproductivityisincreasing,andtheresultingnegativeimpactisparticularlysignificant,thatistheenvironmentpollution,whichcauseseriousdamagetothehumanhealthandlife.Foghaze,asoneoftheatmosphericpollution,hasbeenwidelyattentionbypeople.Nowtherearemorean

5、dmoreregionsandcountriesbegintoattachgreatimportancetothefogweather,andregarditasakindofsevereweather.Actually,longagoreportedsomefogdisasterevents,inthiscase,notonlyharmpeople,shealth,evendeprivethelivesofmanypeople,suchaskilling1952LondonfogandsmoginBeijingin2023events.PM2.5referstoenvironmentpart

6、icleslessthan2.5micronsindiameter,isoneofthemajorcomponentsoffog,becauseofitssmallsize,activityisstrong,easytoattachpoisonousandharmfulsubstances,thusabigthreattohumanhealth.So,forthemeasurementofPM2.5ismoreandmoreimportant.ThisarticlewillairconcentrationsofPM2.5asabasisfortheevaluationofairquality.

7、Usedthecontrolcoreofthisdesignisverypracticalto51seriesmicrocontrollerAT89C52,cooperatewiththedustconcentrationacquisitionanddisplaydevices,commontocompletedatacollection,processinganddisplay.Andaccordingtosetgoodalarmvaluealarmprompt,andusedifferentcolorindicatorshowsthattheairquality.Eachunitcircu

8、itareintroducedindetailinthispaperthedesignprocessandmethodofrealizationofeachfunction,thesystemhasgoodman-machineinterface,havehighermeasurementaccuracy,notonlysimpleandpracticalandeasytocarry.Believethatitsvaluewillbereflected.Keywords:Haze;Atmosphericpollution;PM2.5;Singlechipmicrocomputer;AT89C5

9、2;Airquality引言现在，老百姓的生活越来越好，衣食住行和几十年前早已不可同日而语。当然，这些都得益于科技的飞速开展和生产力的不断提高。但与此同时也伴随着一些负面影响。比方，现在老百姓都十分关注的雾霾问题。通过调查发现，现在不管是开展中国家还是兴旺国家，不管是城市还是农村，都或多或少遭受到雾霾的侵害。而雾霾中所包含的有害物质严重影响着人们的健康，甚至威胁到人们的生命。据不完全统计，那些雾霾污染严重的城市比那些相对清洁的城市的死亡率高出将近20%之多。而本设计中检测的PM2.5,它的影响也随着医学技术的开展暴露出其相当恐怖的一面。根据一些气象学和医学方面的专家推测，PM2.5中所包含的颗

10、粒状污染物对人类健康的影响甚至超过了可怕的沙尘暴。由于人类的生理结构原因，人的身体不能够过滤和阻拦PM2.5中的有害物质。人的鼻子只能挡住局部粒径在IOUm以上的颗粒物质，而那些粒径在2.5m-10m之间的颗粒物虽然可以进入到人的上呼吸道，但是会被呼吸系统内部的绒毛阻挡，有些会通过痰液排出，所以不会对健康造成太大的伤害。但是小于2.5Um的颗粒物，由于不能有效的阻挡，会有相当一局部通过呼吸进入支气管，进入肺部，造成呼吸道感染，肺部的气体交换也会受到干扰。这样就有可能使人呼吸困难引发哮喘和慢性支气管炎等疾病,甚至会间接导致心律不齐等心血管方面的问题。因此，必须高度重视对PM2.5的检测，治理以及

11、防范。本设计就是为了到达检测这一目的。只有准确的检测PM2.5,才能有效的治理和防范。根据PM2.5检测网的空气质量新标准，24小时平均值标准值分布如表1：据判断PM2.5的浓度落在哪一个浓度区间，从而判断出空气质量等级，并作出相应的反响。本论文层次清楚，按功能将设计分为几大局部，化整为零。各单元再紧密配合，实现所有功能。1概述1. 1系统组成判断大气空气质量的指标很多，本论文选择比拟典型的PM2.5这一指标作为本次设计对空气质量的主要评定依据。根据空气中PM2.5的浓度将空气质量分为优良、轻度污染、重度污染三个等级。本系统以单片机为核心，通过检测单元采集大气中PM2.5浓度，然后单片机负责处

12、理分析由检测单元传过来的数据，最后将分析结果送给显示单元。图1为系统组成框图，其中检测单元主要包括传感器和模数转换电路，显示单元包括LED显示，LCD显示,蜂鸣器报警。图1系统组成框图1.2硬件设计本系统采用模块化设计，将整个系统细化为一个个小单元，各单元分别实现不同的功能，最后根据它们之间的相互关系，将它们整合到一起，这样能够到达简化设计的目的。这些单元主要包括单片机、传感器、A/D模数转换电路、液晶显示电路、LED显示电路、按键电路等功能模块。各模块之间的关系如图2所示，传感器将空气中的PM2.5浓度转化为模拟的电压信号，由于本设计采用的单片机不能识别模拟信号，所以需要A/D模数转换电路将

13、模拟信号转化为数字信号，单片机分析处理数据，将分析结果通过LCD、LED、报警模块显示出来。图2硬件设计框图1. 3软件设计软件局部按照其功能的不同，主要可以划分为主程序局部，按键局部，显示局部，报警局部，A/D转换局部等。2电路设计2. 1原理图见附件一2.2单片机及外围电路设计2.2.1 AT89C52介绍AT89C52是一款CMOS8位的高性能单片机，它由美国ATMEL公司生产，现在有许多控制场合都采用AT89C52o它不仅兼容标准的MCS-51指令系统和8051产品引脚，它还拥有更大的只读程序存储器和随机存取数据存储器，而且AT89C52除了具备AT89C51的定时器/计数器TO和定时

14、器/计数器Tl,还额外增加了一个定时器/计数器T2,使设计更加丰富、灵活。(1)主要性能特点：与MCS-51产品指令和引脚完全兼容8K字节可重擦写FLASH闪存存储器IoOo次写/擦循环时钟频率：OHZ-24MHZ三级加密存储器256字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器6个中断源可编程串行UART通道f氐功耗的空闲和掉电模式片内振荡器和时钟电路图3引脚图(2)引脚功能PO端口：该口是一个8位漏极开路的双向I/O口。在作为输出口时，每根引脚可以带动8个TrL输入负载。当把1写入PO时，那么它的引脚可用作高阻抗输入。当对外部程序或数据存储器进行存取时，PO可用作多路复用的低字

15、节地址/数据总线，在该模式，PO口拥有内部上拉电阻。在对FIaSh存储器进行编程时，PO用于接收代码字节；在校验时，那么输出代码字节；此时需要外加上拉电阻。Pl端口：该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，Pl口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。Pl口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在对FIaSh编程和程序校验时，Pl口接收低8位地址。另外,PLO与Pl.1可以配置成定时/计数器2的外部计数输入端（PI.0T2）与定时/计数器2的触发输入端（P1.0/T2EX）,如表2所示。表2P1口管脚复用功能端口引脚复用功能PLUT2（定时器/计算器2的外部输入端）PLlT2EX（定时器/计算器2的外部触发端和双向控制）P1.5MOSI（用于在线编程）P1.6MISO用于在线编程）PL7SCK（用于在线编程）P2端口：该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。P2口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部