佳木斯大学毕业论文
基于单片机的空气质量检测系统
学院信息电子技术
专业通信工程
班级12级1班
学籍号12109940619
姓名潘琦
指导教师田静
佳木斯大学2016年6月10日
摘要
随着工业发展,国民经济日益增长，人民生活指数也在不断提高。但是给环境却带来不可逆的影响，因为空气质量的恶化，使人类引起一系列呼吸道病症，危害身心健康。国家政府出台政策，一方面从源头控制污染源,一方面增加空气质量监控。各大中城市也将PM2.5作为天气预报一项重要指标，时时提醒市民关注环境.本设计就是基于51系列单片机的PM2.5监控预警系统,对环境里的PM2。5浓度进行实时监控，预警。
本设计以STC89C52单片机为控制核心，用夏普GP2Y1010AU0F传感器实时采集空气中粉尘情况，然后由ADC0832模数转化芯片,将从粉尘传感器采集到的模拟信号转化成数字信号，然后传给单片机进行精确换算，在LCD1602液晶屏显示当前空气粉尘浓度和显示预置报警阈值，按键可以设置系统粉尘报警阈值，蜂鸣器报警模块可在环境PM2。5浓度超过设置值时进行报警。本系统电路稳定性高、抗干扰能力强，处理速度快,功耗低，操作简便,实时精准显示，实时反馈环境因素.
关键字:PM2.5;单片机；粉尘浓度；GP2Y1010AU0F；报警
Abstract
With the industrial development of the national economy growing，people living index is also rising。But the environment has brought irreversible impact because of the deterioration in air quality, weather haze phenomenon increased hazard phenomenon worse。National government policies，on the one hand to control pollution from the source，on the one hand increase the air quality monitoring。PM2.5 major cities will also be an important indicator as the weather forecast, remind the public concern for the environment. This design is based on the 51 computers PM2。5 monitoring system on the environment in the PM2。5 concentration time monitoring，early warning.
Thisdesign STC89C52RC microcontroller to control the core，Sharp GP2Y1010AU0F sensor to collect dust in the air situation, LCD1602 display shows the current air concentration of dust and display the preset alarm threshold size, the keys can set the system dust alarm threshold，the buzzer alarm module can alarm when the ambient PM2.5 concentration exceeds the set value. System works: collected by the sensor in the air PM2.5 PM2。5 concentration, and then converted to a digital signal through ADC0832 for STC89C52RC microcontroller reads，after the system conversion, real-time display of the current PM2.5 concentration，and then set value，if less than the set value, the system remains; if it exceeds the set value, the system will alarm to alert the PM2。5 concentration exceeded. The system circuit is simple，stable，highly integrated，easy to debug, high precision, has some practical value.
Key words：Alarm；Dust concentration；GP2Y1010AU0F; PM2。5
目录
摘要 (i)
Abstract (ii)
第1章绪论 (1)
1。1 课题研究背景 (1)
1。2 课题研究的目的和意义 (2)
1.3 课题的主要内容 (2)
第2章设计方案论证 (4)
2.1 题目解析 (4)
2.2 方案论证与设计 (4)
2.2.1 控制部分的方案选择 (4)
2.2。2 显示部分的方案选择 (5)
2。2.3 传感器模块的方案选择 (5)
2.2。4 模数转化模块的方案选择 (5)
2.3 系统方案论证 (6)
第3章硬件电路设计 (7)
3.1 单片机最小系统 (7)
3.2 ADC0832模数转化模块 (10)
3.3 液晶屏显示模块 (11)
3。4 夏普PM2.5传感器 (13)
3.5 蜂鸣器 (15)
3。6 按键电路 (16)
3。7 污染级别提醒电路和程序下载电路 (16)
3.8 总体原理图 (16)
第4章软件部分设计 (18)
4.1 系统流程设计 (18)
4。2 ADC0832模数转化部分设计 (19)
第5章仿真部分 (21)
5。1 PWM驱动 (21)
5。2 Keil的应用 (21)
5.3Protel 99se的应用 (23)
5.4Proteus的应用 (25)
结论 (27)
致谢 (28)
参考文献 (29)
附录1 系统原理图 (32)
附录2 元器件清单 (33)
附录3 程序清单 (34)
附录4 外文参考资料翻译（原文、译文) (44)
第1章绪论
1.1 课题研究背景
21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步的同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。
随着我国经济的发展，人民的生活质量的提高，人们对环境的问题及健康的问题日益重视，空气的状况也越来越受到关注。空气质量的好坏反映了空气污染的程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的，来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一。空气质量检测种类包括装修污染，作业现场所有有害物质检测，食堂油烟检测，锅炉大气和工业窑炉检测及工厂排放的工业废弃检测等。目前在工业生产当中排放好多的有害工业气体，这些气体对环境的污染是越来越严重，而这些气体的泄露也严重的威胁到了许多操作人员的生命。因此设计一种能够有效的检测到当地的环境污染的实时数据，也可以有效的遏制这些有害气体泄露的事故的发生.
因为空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害现象加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气"。雾霾主要由PM2。5[1］、PM10、PM0。1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成.在空气动力学和环境气象学中,颗粒物是按直径大小来分类的，粒径小于100微米的称为TSP(TotalSuspendedParticle）[2］，即总悬浮物颗粒；粒径小于10微米的称为PM10(PM为ParticulateMatter缩写)，即可吸入颗粒物；粒径小于2。5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物，它的直径仅相当于人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2。5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大.
世界卫生组织发布的报告显示，无论是发达国家还是发展中国家，目前大多
数城市和农村人口均遭受到颗粒物对健康的影响。因此，对PM2.5的监测与治理便显得越来越重要。
1.2 课题研究的目的和意义
众所周知,在日益发展的21世纪，人们对于环境的要求越来越高。不论在国内还是国外，都需要极佳的环境来提高生活指数。比如在国内,导致环境因素急剧下降的有以下几点：大气污染问题、水环境污染问题、垃圾处理问题、水土流失问题等严重问题。但大气污染问题迫在眉睫，由于我国目前还处于粗放型经济模式，多地为了追求经济效益，不顾对环境造成的严重影响，直接往空气中排放，使得国内出现严重雾霭天气。这不仅给人们带来心理上严重影响，而且对人体也带来严重的病痛影响。在大气污染中，表现最为突出的而且被提上日程的就是PM2.5。研究表明,PM2。5日平均浓度增加，会导致人类出现各种无法想象的严重后果。首先，表现最明显就是医院的呼吸道门诊量增长迅速［3]，导致医疗资源跟不上增长速度，严重的还会引起纠纷。其次，上班一族,会在长期的雾霭中工作，心理会由于过度的压抑,导致患上抑郁症等精神疾病,一系列不可控疾病随即而来，严重到可能导致社会动荡.
随着国内经济的迅猛发展，工业化［4］水平的越来越高，小康水平的基本普及，人们也日益追求高质量生活。自然，对于环境的要求也是有着苛刻的要求。在现今,人们使用的监控设备精度越来越高，空气里PM2.5浓度受到了实时关注,在各种严重后果面前，人们都希望有一个干净、舒适的环境供大家生存。所以也都纷纷加入到保护环境的队伍中来，一方面发挥监督作用，从源头控制污染源，另一方面实时监控环境因素，做到合理安排日程.同时也有更多的人加入到植物造林中来，亲自动手参与环境建设,美化环境，创造出一个赖以生存的环境。
1.3 课题的主要内容
本课题是基于单片机所设计的空气质量检测系统，由STC89C52单片机最小系统、GP2Y1010AU粉尘传感器、ADC0832模数转换器模块、LCD1602液晶模块、
(1）使用GP2Y1010AU传感器对粉尘颗粒的采集;
(2）使用ADC0832作为采集样品的模拟量转化为数据量；
(3）采用STC89C52单片机作为控制核心，计算其颗粒物浓度；
(4)LCD1602作为显示屏显示所有测量值.
通过按键设置报警值，作为检测量最高值,当测量值高于报警值，蜂鸣器报警。
基于单片机的空气质量检测系统既可以在工业生产实时检测到工业目标气体的浓度，也还可以完成数据的采集、分析、显示、存储、报警等任务，其具有操作简便,检测快速和便携性强的特点,适用于家庭和社区的医疗健康的保健，能够实时的知道空气中粉尘颗粒的含量.
第2章设计方案论证
2.1 题目解析
本设计要求制作一个基于51系列单片机[5］的PM2.5实时监控系统，它由控制器模块、ADC0832模数转化模块、按键模块、蜂鸣器报警模块、LCD显示模块、PM2.5传感器模块电路等组成。当传感器采集到空气中PM2。5浓度值后,然后经过ADC0832芯片，对GP2Y1010AU0F传感器获取到的模拟信号转化成数字信号，然后经过单片机系统运算处理,在液晶LCD1602显示屏上面显示出实时测量到的PM2。5的浓度值，根据题目的要求,确定系统框图如2-1所示。
图2—1系统组成基本框图
2.2 方案论证与设计
2.2。1 控制部分的方案选择
（1）采用凌阳16位单片机，内存大，处理速度快，编程容易，而且其自身自带音频处理系统,可以不使用外部器件就可以实现语音报时功能，在一定程度上可以说大大节约成本比较适合此类规模系统。但是相对来说价格还是比较高，很多资源都被浪费掉了，不适合本设计，所以不采用该方案.
（2）用STC89C52单片机，虽然他没有凌阳16位单片机的功能强大，但是他可以满足该程序编程的需要以及各个功能部分也都可以实现,真正做到资源充分利用，而且在价格方面也比16位单片机的成本少好几倍，所以本设计选用该方案。
2.2.2 显示部分的方案选择
(1)采用点阵式显示屏显示,点阵式显示屏是由八行八列的发光二极管组成，比较适合各种信息可以从左到右移动，也可以从右到左显示，给消费者一个真正的视觉冲击,但是对于这种显示方式似乎显得太浪费,对于单片机的扫描速度也是一个考验，且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.
（2)采用液晶屏显示方式显示。液晶显示美观性强,一目了然，可以运用菜单项来方便操作，液晶显示屏的显示功能强大,显示的信息量大，清晰可见。而且LCD1602价格低廉，控制程序简单，稳定性高，使用寿命长等有点。所以,选择液晶屏显示方案。
2.2。3 传感器模块的方案选择
(1）采用炜盛传感器，该传感器灵敏度高，但是体积大，不方便安装;电流大，不能使本设计做到低功耗。该方案不适合采用本设计。
（2)采用夏普PM2。5传感器，该传感器使用方便,体积小，方便安装，正常使用时，电流小，可做到电流的低功耗，有利于信号的储量过程，能够实现空气的流通，且利于AD转换，所以本设计采用该方案。
2。2。4 模数转化模块的方案选择
（1)采用ADC0809模数转化芯片,ADC0809是一款8位逐次逼近式A/D模数转换器。他是通过地址锁存译码后的信号，选通ADC0809内部相对应的地址通道，然后进行A/D信号转换，其一个芯焊接的脚位过多,占用的单片机IO口过多，而且目前仅在单片机初学应用设计中较片就可以有8个通道,功能非常强大，但是本
规模应用。
（2）采用ADC0832模数转化芯片,ADC0832 是一款双通道8位分辨率A/D 转换芯片。其封装为DIP-8或者SOC-8，方便焊接,调试。同时,其和单片机接口只有四条线，大大减少单片机的IO口损耗。同时由于其性价比高,广受消费者追捧。通过学习ADC0832我们就可以理解A/D转化芯片的工作原理。同时ADC0832模数转化芯片在本设计中,完全满足各种性能，自然优先考虑ADC0832模数转化芯片,所以本设计采用该方案。
2。3 系统方案论证
综上各方案所述,对此次设计的方案选定为:采用STC89C52RC作为主控制系统;以夏普GP2Y1010AU0F为核心传感器；以ADC0832作为系统模数转化模块；采用LCD1602作为系统的显示电路；采用蜂鸣器电路作为报警电路等，以完成PM2.5监控系统的设计.
第3章硬件电路设计
3。1 单片机最小系统
STC89C52RC[6]为宏晶推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机。单片机为DIP—40直插芯片,有四组I/O口P0，P1,P2，P3,每一条I/O线都能独立地作输出或输入，单片机引脚图如3-1所示。
图3-1单片机引脚图
该增强型8051单片机具有可任意选择的6时钟/机器周期和12时钟/两种机器周期，因为其内核依旧是51系列内核所以指令代码完全兼容传统8051系列。工作电压为5.5V~3.3V(5V单片机)/3。8V～2.0V（3V单片机),工作频率正常范围0～40MHz,相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz,用户应用程序空间为8K字节,片上集成512字节RAM，通用I/O口32个，复位后为P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。ISP(在系统可编程）/IAP（在应用可编程）,无需
专用编程器,无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3。0，TxD/P3。1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片，具有EEPROM功能,具有看门狗功能，共3个16位定时器/计数器。定时器T0、T1、T2，外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒，通用异步串行口（UART）,还可用定时器软件实现多个UART，工作温度范围:-40~+85℃（工业级）/0～75℃（商业级），PDIP封装。STC89C52RC单片机的省电工作模式有几种。掉电模式：典型功耗<0。1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。空闲模式：典型功耗2mA正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。
单片机的最小系统［7]就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入、输出设备等，在单片机中复位电路是必须存在的电路，就像我们开启一台电脑一样，需要打开开机键.在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行)时，就需要进行复位,与复位电路同样至关重要的就是时钟电路，时钟电路就像是整个机器的心脏一样，控制着单片机的节奏.单片机最小系统框图如3-2所示。
图3—2单片机最小系统
(1）时钟电路
时钟电路分为内部时钟方式和外部时钟方式[8]。外部时钟电路使用现成的外部振荡器产生脉冲信号，用于多片单片机同时工作以便于它们之间的同步.所以这个设计采用内部时钟方式的电路，单片机内部有一个用于构成振荡器的反相放大器，输入端引脚为XTAL1，输出端为XTAL2。两引脚接一个石英晶体和两个电容，每
个电容的另一端再接到地构成一个稳定的自己振荡器.时钟电路用于给单片机工作时产生所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的工作关系，单片机的本事就如一个复杂的同步时序电路,为了确保同步工作方式的实现，电路就应该在唯一的时钟信号控制下进行严格的工作。电容C1、C2的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性，晶体振荡频率的范围通常是在1。2到12MHz,频率越高，系统的时针频率越高,单片机的运行速度也就越快.因为CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期，一个机器周期包括12个时钟周期，所以选12MHz方便计算初值.单片机的内部电路正是在时钟电路的控制下，严格地按时序指令进行工作。
(2）复位电路－
复位电路就是使单片机的CPU或系统中其他部件处于某一确定的初始状态时，并从这一状态开始工作时，除了进入系统的正常的初始化之外，而由于程序运行错误或操作错误使当前系统正处于死锁状态时,为摆脱此困境,也需要按复位电路进行系统的重新启动.复位电路有上电自动复位和按键复位两种方式［9].按键手动电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通来实现。这个设计使用按键电平复位电路，当按键时电容器被短路放电，+5V直接加到RST上面达到高电平，进行复位.按键松开后电源开始对电容器充电,此时充电电流在电阻上,形成高电平送到RST,仍然是“复位状态”;稍后充电结束,电流降为0，电阻上的电压也将为0，RST 降为低电平,开始正常工作。单片机的复位电路和时钟电路电路图分别如3—3和3—4所示.
图3—3时钟电路图图3-4复位电路图
3。2 ADC0832模数转化模块
ADC0832是8位分辨率A/D模数转换芯片[10］，其最高分辨高达256级；双通道A/D转换；输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；5V电源供电时输入电压在0-5V 之间；一般功耗仅为15mW;其封装为DIP-8或者SOC—8，方便焊接，调试。商用级芯片温度范围为0°C--+70°C，工业级芯片温度范围为−40°C-—+85°C,可以适应大部分场合的模数转换要求。同时,其和单片机接口只有四条线,大大减少单片机的IO口损耗。通过学习ADC0832，我们就可以理解A/D转化芯片的工作原理，可以帮助我们深入学习单片机其他相关知识，其电路设计图如图3-5所示。
图3-5 A/D电路设计图
芯片接口说明:
CS：片选使能，低电平芯片使能。
CH0:模拟输入通道0,或作为IN+/—使用。
CH1：模拟输入通道1，或作为IN+/-使用.
GND：芯片参考0电位（地)。
DI：数据信号输入，选择通道控制。
DO:数据信号输出，转换数据输出。
CLK:芯片时钟输入。
Vcc/REF:电源输入及参考电压输入（复用）。
3.3 液晶屏显示模块
LCD显示器[11]分为字段显示和字符显示两种。其字段显示和数码管显示原理类型，还是通过取模，然后单片机向LCD发送数组，方可实现显示要求,这个就无法真正体现出LCD液晶屏的优势点。所以在本设计中，采用自带字库的LCD显示模式，与传统的LED数码管显示器件相比，控制程序方便，显示内容切换方便,而且不需要外加驱动电路。同时LCD1602显示内容功能也非常强大,每行可以同时显示16个汉字，一共可显示2行,其电路设计如3-6所示。
图3—6LCD管脚图
LCD1602主要技术参数：
显示容量为16×2个字符；芯片工作电压为4.5~5。5V；工作电流为2。0mA （5。0V）；模块最佳工作电压为5.0V;字符尺寸为2。95×4.35（W×H）mm.
LCD1602采用标准的14脚接口,其中：
第1脚:VSS为地电源.
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端.
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高
电平时可以读信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0~D7为8位双向数据线。
第15～16脚：空脚。
1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明:1为高电平、0为低电平)
指令1：清显示,指令码01H，光标复位到地址00H位置
指令2:光标复位,光标返回到地址00H
指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C:控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B:控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁
指令5:光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N:低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符
指令7：字符发生器RAM地址设置
指令8：DDRAM地址设置
指令9：读忙信号和光标地址 BF:为忙标志位,高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。
指令10：写数据
指令11：读数据
3。4 夏普PM2。5传感器
灰尘传感器GP2Y1010AU是由日本夏普公司生产的，可以测试环境中的PM2.5值,其模块体积小，方便安装，可以适用于各类空气净化器中，作为检测环境因素传感器[12］。其灵敏度极高，可以用来测试直径在8um以上的烟尘、花粉、粉尘等微小颗粒。造成空气雾霭等肉眼看不见的颗粒，该传感器都可以方便的测试到。同时,其自带气流发生器，可以吸收外部空气,是自身达到一个清洁的效果，大大增加其使用寿命和灵敏度。而且在其内部自带LED显示灯,减少外界干扰，大大增加灵敏度,准确想外界传递实时空气质量。夏普灰尘传感器外形图如图3—7所示.
图3—7 夏普灰尘传感器GP2Y1010AU0F
应用领域:
（1）空气净化器和空气清新机；
（2)空调；
(3）空气质量监控仪；
（4）空调等相关产品。
主要参数:灵敏度:0。5V/(0。1mg/m3);输出电压：0。9V（TYP)；消耗电流:11mA；工作温度：-10~65℃；存储温度：—20～80℃.粉尘器内部电路图如图3-8所.
基于单片机的室内环境监测系统 随着人们生活水平的提高，对生活质量的要求也越来越高。室内环境作为人们生活的主要场所，其空气质量、温湿度等环境因素对人体的健康有着重要的影响。为了实时了解室内环境状况，基于单片机的室内环境监测系统应运而生。本文将介绍该系统的设计原理、组成部分、应用展望等方面。 单片机是一种集成度较高的微型计算机，具有功耗低、体积小、成本低等优点，因此在自动化控制、智能仪表等领域得到广泛应用。基于单片机的室内环境监测系统可以利用传感器采集室内环境的温湿度、CO2浓度、甲醛含量等参数，通过单片机进行处理和分析，来监测和控制室内环境。 室内环境监测系统主要包括数据采集、数据处理、数据显示和报警控制等部分。数据采集部分使用传感器采集室内的温湿度、CO2浓度等参数；数据处理部分通过单片机对采集到的数据进行处理和分析；数据显示部分将处理后的数据通过液晶屏或手机APP等方式展示给用户；报警控制部分则根据采集到的数据实时控制空调、新风等设备，以保证室内环境的质量。 传感器：室内环境监测系统需要使用多种传感器，如温湿度传感器、
CO2浓度传感器、甲醛传感器等。这些传感器的主要作用是采集室内的环境参数，并将其转化为电信号，传输给单片机进行处理。 执行器：执行器主要根据单片机的指令来调节和控制室内环境。例如，根据采集到的CO2浓度数据，单片机会发出指令调节新风系统的风量，以保证室内空气的新鲜度。 基于单片机的室内环境监测系统需要将各个组成部分集成到一起，才能实现完整的功能。各种传感器需要与单片机进行连接，以便于数据传输和处理。执行器也需要与单片机进行连接，以便于接收单片机的指令并执行相应的动作。还需要加入电源模块、显示模块和报警模块等辅助组件，以保证整个系统的正常运行。 基于单片机的室内环境监测系统具有广泛的应用前景。未来，随着物联网技术的发展，该系统可以实现与智能家居、智慧楼宇等系统的联动，形成一个完整的智能环境控制系统。通过云平台的引入，用户可以通过手机APP随时随地查看室内环境数据，并远程控制室内设备。随着技术的发展，该系统还可以通过机器学习等技术进行自适应调节，提高环境控制的精准度和稳定性。 基于单片机的室内环境监测系统具有实时、智能、节能等优点，将在未来的智能环境控制领域发挥越来越重要的作用。
基于单片机的PM2.5检测系统设计 随着环境污染问题的日益严重，人们对空气质量的关注程度也越来越高。其中， PM2.5是环境空气中重要的污染指标之一，是指粒径小于等于2.5微米的颗粒物。超过这 个尺寸的颗粒物可以直接被人体上呼吸道过滤掉，但PM2.5通过呼吸道进入人体，对人体 健康产生危害，如引起呼吸系统疾病、心脏病等。因此，设计一款可靠的PM2.5检测系统，对于保障人们的健康具有重要意义。 本设计采用基于单片机的PM2.5检测系统，主要包括传感器模块、处理模块和显示模 块三个部分。设计原理如下： 1. 传感器模块 本设计采用激光散射原理，选用HPMA115S0-XXX传感器，该传感器可直接测量空气中 的PM2.5含量，且抗干扰性能较好。传感器的测量范围为0-500微克/立方米（μg/m³），分辨率为0.1μg/m³，可以检测到空气中微小的PM2.5颗粒物，具有较高的精度。 2. 处理模块 本设计采用STM32F103C8T6单片机作为处理器，该处理器具有高性能、低功耗的特点，适合用于嵌入式系统。单片机通过串口读取传感器模块中的数据，然后进行数据处理。采 用移动平均滤波算法对数据进行滤波处理，使得数据更加准确可靠。在适应不同环境的情 况下，分别采用不同的标定系数计算数据，提高数据的精度，并通过LCD显示屏进行实时 显示。 3. 显示模块 本设计采用1602A LCD液晶屏，用户可以实时观察空气中的PM2.5含量，以便及时采 取相应措施。液晶屏采用IIC接口，通过单片机控制，能够实现数据的实时刷新，用户可 以通过按键操作来实现开启/关闭PM2.5检测系统。 该设计可以实现PM2.5数据的准确测量，并进行实时显示，具有较高的性价比和实用性。未来的发展方向是将其应用到家庭、办公等场景中，以便人们及时掌握当前空气质量，更好地保护自己的健康。
基于单片机控制的空气质量监测系统设计 基于单片机控制的空气质量监测系统设计 1. 引言 随着现代工业化和城市化的不断发展，空气质量成为人们越来越关注 的一个问题。糟糕的空气质量会对人们的健康和生活质量产生负面影响。为了实时监测和改善空气质量，开发一种基于单片机控制的空气 质量监测系统成为了一个重要的课题。本文将深入探讨基于单片机控 制的空气质量监测系统的设计方案和实现过程。 2. 设计原理 基于单片机的空气质量监测系统主要由传感器、单片机、显示屏以及 数据存储模块组成。传感器负责测量环境中的关键指标，如PM2.5、PM10浓度、温度、湿度等。单片机则用来处理传感器采集到的数据，并将其显示在屏幕上。数据存储模块可以记录历史数据，以便后续分 析和比较。 3. 传感器选择 在空气质量监测系统中，选择合适的传感器是至关重要的。常见的空 气质量传感器有光学传感器、化学传感器和声学传感器等。考虑到系 统的精确度和稳定性，本设计选择了光学PM2.5和PM10传感器，以
及温湿度传感器。这些传感器具有高精确度、快速响应和长期稳定的 特点。 4. 单片机选择 单片机是空气质量监测系统的核心控制部分。在选择单片机时，需要 考虑其计算能力、接口数量和功耗等因素。本设计选择了一款常用的ARM Cortex-M系列单片机。这款单片机具有高性能和低功耗的优势，可以满足系统的要求。 5. 系统实现 系统的实现包括传感器的连接、数据采集和处理、以及数据显示和存储。在实现过程中，首先需要连接传感器到单片机的相应引脚上，并 根据传感器的规格书来编写对应的驱动程序。接下来，单片机通过读 取传感器的数据，进行数据处理和计算，并将结果显示在连接的显示 屏上。为了方便用户进一步分析和比较数据，系统还需要添加一个存 储模块，将历史数据记录下来。 6. 总结与展望 基于单片机控制的空气质量监测系统设计可以帮助人们了解周围环境 的空气质量状况，并采取相应的措施来改善室内和室外的空气质量。 本文深入探讨了该系统的设计原理和实现过程，并总结了传感器选择、单片机选择以及系统实现的关键步骤。未来，可以进一步完善空气质 量监测系统的功能，如加入空气净化器控制等，以提高用户的生活质
基于单片机的空气质量 检测系统 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
佳木斯大学毕业论文 基于单片机的空气质量检测系统学院信息电子技术 专业通信工程 班级 12级1班 学籍号 12109940619 姓名潘琦 指导教师田静 佳木斯大学 2016年6月10日
摘要 随着工业发展，国民经济日益增长，人民生活指数也在不断提高。但是给环境却带来不可逆的影响，因为空气质量的恶化，使人类引起一系列呼吸道病症，危害身心健康。国家政府出台政策，一方面从源头控制污染源，一方面增加空气质量监控。各大中城市也将PM2.5作为天气预报一项重要指标，时时提醒市民关注环境。本设计就是基于51系列单片机的PM2.5监控预警系统，对环境里的PM2.5浓度进行实时监控，预警。 本设计以STC89C52单片机为控制核心，用夏普GP2Y1010AU0F传感器实时采集空气中粉尘情况，然后由ADC0832模数转化芯片，将从粉尘传感器采集到的模拟信号转化成数字信号，然后传给单片机进行精确换算，在LCD1602液晶屏显示当前空气粉尘浓度和显示预置报警阈值，按键可以设置系统粉尘报警阈值，蜂鸣器报警模块可在环境PM2.5浓度超过设置值时进行报警。本系统电路稳定性高、抗干扰能力强，处理速度快，功耗低，操作简便，实时精准显示，实时反馈环境因素。 关键字：PM2.5；单片机；粉尘浓度；GP2Y1010AU0F；报警
Abstract With the industrial development of the national economy growing, people living index is also rising. But the environment has brought irreversible impact because of the deterioration in air quality, weather haze phenomenon increased hazard phenomenon worse. National government policies, on the one hand to control pollution from the source, on the one hand increase the air quality monitoring. PM2.5 major cities will also be an important indicator as the weather forecast, remind the public concern for the environment. This design is based on the 51 computers PM2.5 monitoring system on the environment in the PM2.5 concentration time monitoring, early warning. This design STC89C52RC microcontroller to control the core, Sharp GP2Y1010AU0F sensor to collect dust in the air situation, LCD1602 display shows the current air concentration of dust and display the preset alarm threshold size, the keys can set the system dust alarm threshold, the buzzer alarm module can alarm when the ambient PM2.5 concentration exceeds the set value. System works: collected by the sensor in the air PM2.5 PM2.5 concentration, and then converted to a digital signal through ADC0832 for STC89C52RC microcontroller reads, after the system conversion, real-time display of the current PM2.5 concentration, and then set value, if less than the set value, the system
佳木斯大学毕业论文 基于单片机的空气质量检测系统 学院信息电子技术 专业通信工程 班级12级1班 学籍号12109940619 姓名潘琦 指导教师田静
佳木斯大学2016年6月10日
摘要 随着工业发展,国民经济日益增长，人民生活指数也在不断提高。但是给环境却带来不可逆的影响，因为空气质量的恶化，使人类引起一系列呼吸道病症，危害身心健康。国家政府出台政策，一方面从源头控制污染源,一方面增加空气质量监控。各大中城市也将PM2.5作为天气预报一项重要指标，时时提醒市民关注环境.本设计就是基于51系列单片机的PM2.5监控预警系统,对环境里的PM2。5浓度进行实时监控，预警。 本设计以STC89C52单片机为控制核心，用夏普GP2Y1010AU0F传感器实时采集空气中粉尘情况，然后由ADC0832模数转化芯片,将从粉尘传感器采集到的模拟信号转化成数字信号，然后传给单片机进行精确换算，在LCD1602液晶屏显示当前空气粉尘浓度和显示预置报警阈值，按键可以设置系统粉尘报警阈值，蜂鸣器报警模块可在环境PM2。5浓度超过设置值时进行报警。本系统电路稳定性高、抗干扰能力强，处理速度快,功耗低，操作简便,实时精准显示，实时反馈环境因素. 关键字:PM2.5;单片机；粉尘浓度；GP2Y1010AU0F；报警
Abstract With the industrial development of the national economy growing，people living index is also rising。But the environment has brought irreversible impact because of the deterioration in air quality, weather haze phenomenon increased hazard phenomenon worse。National government policies，on the one hand to control pollution from the source，on the one hand increase the air quality monitoring。PM2.5 major cities will also be an important indicator as the weather forecast, remind the public concern for the environment. This design is based on the 51 computers PM2。5 monitoring system on the environment in the PM2。5 concentration time monitoring，early warning. Thisdesign STC89C52RC microcontroller to control the core，Sharp GP2Y1010AU0F sensor to collect dust in the air situation, LCD1602 display shows the current air concentration of dust and display the preset alarm threshold size, the keys can set the system dust alarm threshold，the buzzer alarm module can alarm when the ambient PM2.5 concentration exceeds the set value. System works: collected by the sensor in the air PM2.5 PM2。5 concentration, and then converted to a digital signal through ADC0832 for STC89C52RC microcontroller reads，after the system conversion, real-time display of the current PM2.5 concentration，and then set value，if less than the set value, the system remains; if it exceeds the set value, the system will alarm to alert the PM2。5 concentration exceeded. The system circuit is simple，stable，highly integrated，easy to debug, high precision, has some practical value. Key words：Alarm；Dust concentration；GP2Y1010AU0F; PM2。5
基于单片机控制的空气质量检测系统的设计 摘要 本文将介绍一个基于单片机控制的空气质量检测系统的设计。空气污染已经成为当今社会的一大问题，对人们的健康和生活环境产生了严重影响。通过检测空气中的污染物浓度，我们可以实时监测空气质量，并采取相应的措施来改善环境。本文将详细讨论系统的设计方案、硬件元件选择和软件编程等方面内容。 一、介绍 1.1 问题背景 空气污染已经成为全球性的问题。随着经济的发展和人口的增加，工业排放、机动车尾气和生活废弃物等污染源不断增多，导致空气质量严重下降。空气污染会对人们的健康造成很大的威胁，引起呼吸道疾病、心血管疾病等。因此，监测空气质量对于人们的健康和环境保护至关重要。 1.2 目标 设计一个基于单片机控制的空气质量检测系统，可以实时监测空气中污染物的浓度，并将数据以可视化的方式显示出来。用户可以通过系统的界面了解当前的空气质量，并可以设置警报阈值，当污染物浓度超过设定值时发出警报。 二、系统设计方案 2.1 系统框架 为了实现上述目标，我们将设计一个由传感器模块、单片机控制模块、数据显示模块和报警模块组成的空气质量检测系统。传感器模块负责采集空气中的污染物浓度数据，单片机控制模块负责处理数据并控制其他模块的工作，数据显示模块将浓度数据以可视化的方式显示出来，报警模块在浓度超过设定值时发出警报。
2.2 硬件元件选择 在设计方案中，我们选择以下硬件元件： 1. 传感器：选择适用于空气质量检测的传感器，如PM2.5传感器、CO2传感器等。传感器的选择应考虑其精度、响应时间 和可靠性等因素。 2. 单片机：选择适合空气质量检测的单片机，如Arduino、Raspberry Pi等。单片机应具备足够的计算能力和接口数量。 3. 数据显示模块：选择适合显示浓度数据的模块，如液晶显示屏、LED数码管等。显示模块应具备清 晰度高、易读性好的特点。 4. 报警模块：选择适合发出警报的模块，如蜂鸣器、LED灯等。报警模块应具备响亮、可靠的特点。 2.3 软件编程 在系统设计中，我们需要进行软件编程来实现数据的采集、处理和显示，以及报警功能的实现。编程语言选择可以根据单片机的特点来确定，如Arduino可以使用C 语言或类C语言的编程方式。编程部分需要实现以下功能： 1. 传感器数据采集：通过单片机与传感器的接口，将传感器采集到的数据读取到单片机中。 2. 数据处理：根据采集到的数据进行处理，如计算平均值、标准差等统计数据，并判断是否超过设定阈值。 3. 数据显示：将处理后的数据通过数据显示模块显示出来，可以使用液晶显示屏来显示污染物浓度。 4. 报警功能：当污染物浓度超过设定阈值时，通过报警模块发出警报，可以使用蜂鸣器来发出声音信号。 三、实施步骤 3.1 硬件连接 根据所选硬件元件的接口要求，将传感器模块、单片机控制模块、数据显示模块和报警模块进行合理的连接，确保各模块之间能够正常通信和工作。 3.2 软件编程 根据前面的设计方案，进行软件编程，分别实现数据的采集、处理和显示，以及报警功能的实现。编程过程中需要注意编程语言的语法和单片机的特点。 3.3 功能测试 完成软件编程后，进行功能测试，确保系统能够正常工作。测试过程中可以模拟不同浓度的污染物，并观察系统的显示和报警是否正常。
基于单片机控制的空气质量检测系统的设计 基于单片机控制的空气质量检测系统的设计 引言： 空气质量是人们生活中非常重要的一个指标，因为空气污染对人体健 康和环境都有严重影响。设计一个基于单片机控制的空气质量检测系 统可以帮助我们实时监测和评估空气质量，以便采取相应的措施来保 护健康和环境。 一、系统概述 这个基于单片机控制的空气质量检测系统主要由传感器模块、数据处 理模块、显示模块和通信模块组成。传感器模块用于采集环境中的各 种污染物数据，数据处理模块用于对采集到的数据进行处理和分析， 显示模块用于展示检测结果，通信模块用于与外部设备进行数据交互。 二、传感器选择 为了准确地监测空气中各种污染物的含量，我们需要选择合适的传感器。常见的用于检测空气质量的传感器包括温湿度传感器、PM2.5传 感器、CO2传感器等。这些传感器可以通过数字接口与单片机连接， 方便数据的采集和处理。
三、硬件设计 1. 传感器模块：将选定的传感器连接到单片机的IO口，通过读取传感器输出的模拟信号，将其转换为数字信号进行处理。可以使用AD转 换器来实现模拟信号到数字信号的转换。 2. 数据处理模块：单片机通过编程实现对传感器数据的采集、处理和 分析。可以使用C语言等高级语言编写程序，并通过单片机的开发环 境进行调试和下载。 3. 显示模块：为了方便用户查看检测结果，可以选择合适的显示设备，如LCD液晶屏或数码管。通过单片机控制显示设备，将检测结果以易于理解的方式展示给用户。 4. 通信模块：为了与外部设备进行数据交互，可以选择合适的通信方式，如串口通信或无线通信。通过单片机控制通信模块，实现与其他 设备之间的数据传输。 四、软件设计 1. 系统初始化：在系统启动时需要初始化各个硬件设备和相关参数。 设置传感器工作模式、配置IO口和引脚功能等。 2. 数据采集：根据预定的时间间隔或触发条件，单片机从传感器中读 取数据，并存储在内存中。 3. 数据处理：对采集到的数据进行处理和分析。可以计算各种污染物 的浓度、判断空气质量等。根据需要，可以设置阈值，当超过阈值时 触发报警或采取其他措施。 4. 结果显示：将处理后的数据通过显示模块展示给用户。可以设计界
基于单片机的PM2.5检测系统设计 随着工业化和城市化的进程，环境污染问题日益严重，其中包括PM2.5污染。PM2.5 是指大气中空气动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物，是造成雾霾和空气污染的主要 元凶之一。监测PM2.5的浓度对于环境保护和人们的健康至关重要。本文将介绍一种基于 单片机的PM2.5检测系统设计，该系统能够实时监测并反馈PM2.5的浓度，为环境保护提 供有力支持。 一、系统结构 基于单片机的PM2.5检测系统主要由传感器模块、单片机模块和显示模块组成。传感 器模块负责采集周围环境中的PM2.5颗粒物的浓度值，单片机模块负责对采集到的数据进 行处理和分析，最后通过显示模块将PM2.5的浓度值以数字或图形的形式展示出来。整个 系统的结构简单而清晰，实现了对PM2.5浓度值的实时监测和显示。 二、传感器模块 传感器模块是整个系统的核心部分，它负责将周围环境中的PM2.5颗粒物的浓度值转 化为电信号，并传输给单片机模块进行处理。传感器模块一般由PM2.5传感器和控制电路 组成。PM2.5传感器是一种特殊的光学传感器，它可以通过激光散射原理检测空气中的 PM2.5颗粒物，并将检测到的数据转化为电信号输出。控制电路负责对传感器进行控制和 信号处理，保证传感器的稳定工作和准确输出。通过传感器模块的工作，系统能够实时、 准确地获取周围环境中PM2.5颗粒物的浓度值，为后续的数据处理提供了可靠的基础。 三、单片机模块 单片机模块是对传感器采集到的数据进行处理和分析的部分。常见的单片机有51单片机、Arduino等，它们具有较强的数据处理和控制能力，能够高效地对传感器采集到的数 据进行处理。单片机模块主要包括数据采集、数据处理、数据存储和通信等功能。单片机 模块需要对传感器采集到的模拟信号进行模数转换，将其转化为数字信号进行处理。然后，单片机模块进行数据处理和分析，计算得出PM2.5的浓度值，并进行一定的数据处理，如 滤波、校正等。单片机模块将处理好的数据存储起来，并可以通过通信接口将数据传输给 显示模块进行显示。通过单片机模块的工作，系统能够实现对PM2.5浓度值的获取和处理，为下一步的显示提供了数据支持。 四、显示模块 显示模块是系统的输出部分，它负责将单片机模块处理好的PM2.5浓度值以数字或图 形的形式展示出来。常见的显示模块有数码管、液晶显示屏、LED灯等。显示模块一般包 括数据接收、数据解析、数据显示等功能。显示模块需要从单片机模块接收处理好的 PM2.5浓度值，并进行解析。然后，显示模块根据解析的数据将PM2.5浓度值以数字或图
一种基于STM32 的PM2.5 检测系统的设计 介绍 随着城市化进程的加快，空气污染问题日益突出，尤其是细颗粒物（PM2.5）对人体健康的影响不可忽视。PM2.5 是指在空气中直径小于等于2.5 微米的悬浮颗粒物，它们能够深入人体呼吸道，造成氧气和营养物质的供应不足，导致多种呼吸道疾病和心脑血管疾病的发生。 因此，发展一种便于实用的PM2.5 检测系统对于空气污染治理至关 重要。本文提出的是一种基于STM32 的PM2.5 检测系统，旨在检测PM2.5 颗粒物浓度、记录数据、报警等功能，使人们能够及时了解自身所处环 境的空气质量和采取相应措施。 系统硬件设计 本系统的硬件设计主要包括以下模块： （1）传感器模块 PM2.5 传感器是该系统的核心部件，负责检测PM2.5 颗粒物浓度。本系统中选用的是LD-11 型PM2.5 传感器，其工作电压为5V，相对误差小于10%。 传感器通过光学原理，将空气中的颗粒物射入传感器中，并通过处 理单元测量出颗粒物的直径和数量，最后得到PM2.5 颗粒物的质量浓度。该传感器输出的电信号与PM2.5 浓度成正比，可以直接接入STM32 单片机进行数据采集和处理。 （2）串口模块 本系统的串口模块采用蓝牙串口模块HC-05，通过串口和STM32 单片机进行通信。该模块工作电压为3.3V，最大传输距离为10 米，适用于无线传输。
蓝牙串口模块与STM32 单片机的连接方式为：RXD 接单片机的TXD，TXD 接单片机的RXD，VCC 接3.3V，GND 接GND。通过蓝牙串口模块，用户可以通过手机APP 对PM2.5 浓度进行实时监测和数据记录。 （3）LCD 显示模块 该系统采用1602 液晶屏，用于显示PM2.5 浓度和系统状态信息。 液晶屏的连接方式为：VSS、VDD 接GND 和5V，VO 接单片机的PA1，RS 和EN 接单片机的PC13 和PC14，D4~D7 接单片机的PC0~PC3。液 晶屏可以显示PM2.5 浓度和系统状态信息，提高用户的交互体验和操作 便捷性。 （4）报警模块 当PM2.5 浓度超过一定阈值时，系统将触发报警模块，提示用户采取相应的防护措施。本系统的报警模块选用的是蜂鸣器，由STM32 单片机控制。 系统软件设计 本系统主要由STM32 单片机控制，程序采用Keil5 开发工具编写。 程序流程图如下所示： 系统启动后，首先进行硬件初始化，包括PM2.5 传感器、蓝牙串口 模块、液晶屏、蜂鸣器等硬件设备的初始化。随后，系统进入主循环流程。 主循环中，系统首先从PM2.5 传感器读取数据，并计算出PM2.5 浓度。如果PM2.5 浓度超过了一定阈值，系统触发报警模块，提示用户采取防护措施。 同时，将PM2.5 浓度数据通过蓝牙串口发送给手机APP。用户可以 通过APP 实时监测PM2.5 浓度变化，并进行数据记录。此外，液晶屏显 示PM2.5 浓度和系统状态信息，提高用户的操作便捷性。 总结
基于STM32单片机的室内空气监测系统的 设计 随着人们对健康和环境的关注增加，室内空气质量监测越来越重要。基于STM32单片机的室内空气监测系统设计是一种有效的解决方案。 本文将介绍该系统的设计原理、硬件组成和软件实现。 一、设计原理 室内空气监测系统的设计基于STM32单片机，其主要原理是通过 传感器检测室内空气的温度、湿度、气压和二氧化碳浓度，并将数据 传输到单片机进行处理和显示。系统还可以根据预设的标准判断空气 质量是否达到安全水平，并通过警报和其他方式提醒用户采取相应措施。 二、硬件组成 该系统的硬件组成包括传感器模块、STM32单片机、显示屏和警报部件。 1. 传感器模块：包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器和二氧 化碳传感器。这些传感器可以准确地测量室内空气的各项参数，并将 数据传送给STM32单片机。 2. STM32单片机：作为系统的核心控制单元，STM32单片机负责 接收传感器数据、进行处理和判断，并控制显示屏和警报部件的工作。
3. 显示屏：用于实时显示室内空气的各项参数，如温度、湿度、气 压和二氧化碳浓度。用户可以通过显示屏了解室内空气质量状况。 4. 警报部件：当室内空气质量达到危险水平时，警报部件会发出声 音或光线警报，提醒用户采取必要的措施。 三、软件实现 为了使室内空气监测系统能够正常运行，需要编写相应的软件程序。以下是软件实现的主要步骤： 1. 初始化设置：在系统启动时，需要进行传感器模块和STM32单 片机的初始化设置，包括配置传感器参数和通讯接口。 2. 数据采集：通过传感器模块采集室内空气的温度、湿度、气压和 二氧化碳浓度数据，并将其传送给STM32单片机。 3. 数据处理：STM32单片机根据预设的标准对传感器数据进行处理和判断，判断空气质量是否达到安全水平。 4. 数据显示：将处理后的数据通过显示屏实时显示出来，用户可以 清楚地了解室内空气的各项参数。 5. 警报功能：如果空气质量达到危险水平，STM32单片机将触发警报部件，提醒用户采取相应的措施。 6. 数据存储与传输：系统还可以将实时数据存储到存储设备中，以 备日后分析和参考使用。同时，数据也可以通过网络传输到云平台， 实现远程监测和管理。
基于单片机控制的空气质量检测系统的 设计 摘要：随着社会经济的快速发展，大气污染日益严重，已成为影响人类健康 的主要因素之一。如果空气中二氧化碳浓度偏高，吸入过多会引起二氧化碳中毒、头晕、乏力等症状。高浓度的PM2.5会增加呼吸道感染、哮喘和支气管炎等疾病 的症状。为了了解空气质量，改善生活环境，人们对空气质量检测仪的需求越来 越大。市场上虽然有PM2.5、有毒气体等多种国产空气质量检测仪，但其功能相 对简单，性价比相对较低，在一定程度上降低了人们的购买欲望。因此，设计一 种多功能经济适用的空气质量检测仪具有良好的应用前景，对改善居住环境空气 质量，提高健康水平具有重要意义。 关键词：单片机控制；空气质量；检测系统；设计；分析 1系统总体设计 1.1设计要求。 设计一个简单实用的空气质量检测报警系统，要求至少能对两种空气质量指 标进行检测，并实时检测和显示，超限报警报警，成本低，性能稳定。 1.2系统框图。 系统采用模块化设计，主要分为六个模块。PM2.5粉尘传感器和SGP30气体 传感器可以实时检测空气中PM2.5、二氧化碳和挥发性有机化合物VOC的浓度。 测量数据可由ADC0832转换成数字量显示在液晶屏上。如果检测值超过设定阈值，蜂鸣器报警，提醒人们注意室内通风，厨房炒菜时要注意开门开窗，尽量避免室 内吸烟，有条件的可以打开空气净化器，当各种检测值低于阈值时可以关闭，避 免不必要的浪费。 2系统硬件设计
本文设计的空气质量检测系统硬件采用STC89C52单片机、GP2Y1014UPM2.5传感器、DHT11温湿度传感器、Ze08-ch2o甲醛传感器、LCD1602液晶显示器、ADC0832模数转换器等。 2.1 SCM最小系统。 STC89C52单片机是新一代单片机，具有速度快、功耗低、抗干扰能力强等优点。Stc89c52单片机的指令系统与传统的8051单片机完全兼容，有两种时钟周期供用户选择，即12时钟机周期和6时钟机周期。其工作电压范围为5.5v～3.3v或3.8v～2.0v，工作频率范围为0～40mhz，相当于普通80510～80mhz。实际工作频率高达4848mhz。单片机最小系统是保证单片机正常工作的最小单元。单片机最小系统由电源电路、时钟电路和复位电路组成，最小系统的电源电路为单片机的正常工作提供电源电压，时钟电路分为内部时钟和外部时钟两种工作模式，复位电路在单片机工作异常时提供了一种恢复初始状态的方法，是单片机系统的重要组成部分。 2.2 gp2y1014upm2.5传感器。 GP2Y1010AU0F是一种基于光学传感原理的粉尘传感器系统。红外发射二极管（IRED）和传感转换器呈对角线布置在装置上。它探测空气中灰尘的反射光。特别是，它可以探测到空气中非常细小的颗粒物，如香烟烟雾。另外，该传感器可以通过不同的电压波形来区分室内灰尘和烟雾。因此GP2Y1014U型PM2.5传感器可以有效捕获室内气体中的细颗粒物。 2.3模数转换器。 ADC0832是美国国家半导体公司开发的一种双通道模数转换器，因其性价比高而被引进，ADC083因其兼容性强、体积小、转换速度快、稳定性高等优点而被用户广泛应用。ADC083具有8位分辨率，最大分辨率可达256级。该传感器采集的数据经ADC0832转换成数字量，由单片机进行处理。 2.4 LCD1602液晶显示器。
毕业设计题目：基于STM32的空气检测系统设计与实现 一、背景与意义 随着工业化进程的不断加快，空气污染问题日益严重，对人体健康产 生了严重影响。开发一种能够实时检测空气质量并提供准确数据的空 气检测系统变得尤为重要。本次毕业设计旨在基于STM32单片机，设计并实现一种可靠、高效的空气检测系统，以应对当前空气污染问题。 二、系统设计理念 1. 系统功能设计 1.1 空气参数检测：监测空气中的二氧化碳、PM 2.5、PM10等污染物浓度。 1.2 数据采集与处理：通过传感器采集空气质量数据，并对数据进行处理和存储。 1.3 数据展示与分析：将检测到的数据通过LCD屏幕展示，同时通 过UART与上位机通信，实现数据的实时监控和分析。 2. 系统框架设计 2.1 传感器模块：选择合适的传感器，如二氧化碳传感器、PM2.5传感器等，用于空气参数的检测。 2.2 单片机控制模块：采用STM32单片机作为系统的核心控制芯片，负责数据采集、处理、存储和展示等功能。 2.3 人机交互模块：通过LCD屏幕和上位机，实现与用户的交互和
数据传输。 三、系统实现步骤 1. 传感器接口设计 1.1 确定传感器的通信协议和接口类型，设计相应的硬件电路和软件驱动程序。 1.2 将传感器与STM32单片机进行连接，并编写相应的驱动程序，实现对传感器的数据采集和控制。 2. 数据采集与处理 2.1 使用STM32的ADC模块对传感器采集到的模拟信号进行数字化处理。 2.2 设计合理的数据处理算法，对采集到的数据进行滤波、校正和数据存储，以保证数据的准确性和稳定性。 3. 数据展示与通信 3.1 将处理后的数据通过串口通信发送给上位机，并编写相应的通信协议。 3.2 在系统中加入LCD屏幕，实现数据的实时显示和用户交互，提高系统的可用性和易用性。 四、系统测试与优化 1. 系统功能测试
基于STM32室内空气质量检测系统设计 标题：基于STM32室内空气质量检测系统设计 摘要：本论文提出了一种基于STM32单片机的室内空气质量检测 系统的设计方案。该系统采用多种传感器实时监测室内空气中的温度、湿度、二氧化碳浓度、PM2.5浓度等参数，并将数据通过无线网络传输至PC端，实现对室内空气质量实时监测和分析。本论文还详细介绍了 系统的硬件设计与实现、软件设计与程序实现等方面。实验结果表明，该系统具有实时性高、精确度高、稳定性好等优点，能够有效地提升 室内空气质量的监测和控制水平。 关键词：STM32单片机；室内空气质量；传感器；无线网络传输 Abstract：This paper proposes a design scheme of indoor air quality monitoring system based on STM32 MCU. The system uses multiple sensors to monitor the temperature, humidity, carbon dioxide concentration, PM2.5 concentration and other parameters in the indoor air in real time, and transmits the data through wireless network to the PC end, realizing real-time monitoring and analysis of indoor air quality. This paper also introduces the hardware design and implementation, software design and program implementation of the system in detail. The experimental results show that the system has the advantages of high real-time performance, high accuracy, and good stability, which can effectively improve the monitoring and control level of indoor air quality. Keywords: STM32 MCU; Indoor air quality; Sensor; Wireless network transmission 一、引言 室内空气质量是指在一个封闭空间内，空气中废气、尘埃、过敏 原等有害物质的含量。人们一般在室内活动的时间达到90%以上。因此，
大连大学 本科毕业论文设计开题报告题目：基于单片机的室内空气质量检测系统设计 学院：信息工程学院 专业：自动化 年级：10级 学号：10423078 姓名：方瑶 指导老师：苏晓鹭
一选题的理论和实际意义 高层写字楼等大型场所几乎完全与外界隔离，空气中微量气体多达168种，绝大多数属污染物，人们长期处于这种密闭环境中，极容易因缺氧而头晕、胸闷、恶心等。其中影氧气浓度直接影响人们的生存质量。甚至到了晚上很多写字楼仍然有些人在加班加点的奋斗，繁重的工作已经使他们没有喘息的机会，再加上在他们自以为还不错的环境里工作，对他们的身体可谓双重打击。常常听到这样的例子，某某某在某某大型公司上班，钱是赚了不少，可是身体却垮了。身体乃革命的本钱，不管我们为了生活如何奔波，都必须要保证有一个健康的体魄。所以，对我们来说，设计空气质量检测与调控系统，是十分迫切的也是十分有必要的。 室内空气品质（IAQ）在健康方面的影响：美国环保署(EPA)调查表明:在美国，IAQ问题是有关全民健康的首要问题之一，受其影响的美国人口多达3000万，造成的经济损失超过了400亿美元/年，这些数字令人触目惊心[1]；加拿大卫生组织调查表明：68%的疾病与室内环境污染有关，其中80%~90%的癌症与居住环境和生活习惯有关;英国科学家汉密尔顿测验了220名英国人血液中60种化学元素的平均含量，发现其与地壳中这些元素的含量分布相当;湖南省相关部门对空气污染区及清洁区9-10岁儿童为调查对象，研究空气污染对儿童免疫力的影响，结果显示:污染区儿童的免疫能力仅为清洁区儿童免疫能力的1/3;据统计，我国每年有11万人因IAQ不好而导致死亡; 从我国“室内环境监测中心”对IAQ监测力度越来越大的趋势也可以看出，此问题在我国也是越来越严重。 我们要通过课题的研究摆脱这种困境，我们的研究可以使你处在一个完全无污染纯健康的环境，这就是我们的目的。在已经学习了控制原理、检测及单片机等相关课程，为该项目的研究提供了理论基础。同时本课题已经获得辽宁省大创项目立项，已经具备了一定的前期基础。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。 二课题研究的基本内容 本课题主要集中在IAQ的监测、显示、报警三个方面。本文内容安排如下: 第一章:室内空气品质监测课题的提出及意义，介绍国内外的研究状况及确定总体方案。 第二章:监测系统的具体方案的选择(1)确定监测对象:选择有代表性的监测对象是进行下一步研究的关键;(2)布置采样点:根据选用的传感器的特点，及待测指标的精度要求布置传感器;(3)数据的显示及报警控制系统。 第三章与第四章:室内空气品质监测仪的各个硬件模块的设计，介绍在室内空气品质实验装置基础上设计的具有实际应用价值的室内空气品质监控系统的硬件与软件组成。 第五章:整个系统的仿真调试。 第六章:总结本文研究工作以及在研究方面存在的不足，提出了进一步研究的展望。 三总体设计方案
目录 设计总说明 (3) Instruction (5) 1绪论 (8) 1。1 设计背景及意义 (8) 1.2 国内外现状 (9) 1。3 设计内容及要求 (9) 2 室内空气质量标准及改善方式 (10) 2。1 室内空气质量标准参数 (10) 2。2室内空气品质监测方法 (11) 2。3改善空气品质方法 (11) 3。1 各模块电路的方案选择和讨论证明 (12) 3。1。1 单片机模块的选取和讨论 (12) 3.1。2 气体传感器选用 (12) 3。1.2天然气浓度监测部分的选择和论证 (13) 3。2 总体电路设计概述 (13) 4 系统硬件设计 (15) 4.1硬件总体结构 (15) 4。2 单片机控制部分 (15) 4.2。1复位电路 (17) 4.2。2 时钟电路 (17) 4.2。3 P0口上拉电阻电路 (18) 4。3 甲醛气体监测模块设计 (18) 4.3.1 RCV420电流电压转换器 (19) 4.3。2 ADC0832性能描述 (20) 4.3.3 换气扇控制设计 (21) 4。4 天然气气体监测模块设计 (22) 4.6显示模块部分 (23) 4。7 电源电路模块 (25)
5软件设计 (26) 5。1编程语言的选择 (26) 5。2子程序模块 (26) 5.3 AD转换模块 (28) 5.4显示模块 (29) 5。5声光报警模块 (30) 参考文献 (34) 附录 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。致谢 (46)
2系统的硬件电路设计 2.1 主控制器电路设计 主控芯片是整个系统的数据处理单元。主控芯片主要负责数据操作、中断响应等各种逻辑指令。主控芯片的工作频率与整个系统设计相关的内部硬件资源是好还是坏，要充分了解资源需求等系统要求，自行选择适合恰当的控制器。否则，选择低性能主控芯片可能会影响整个系统性能，并为设计增加额外的困难。本设计中采用STC89C52单片机最小系统。STC89C52单片机最小系统具有体积小、质量轻、功能强、功耗低、性价比高等特点。在本设计整套系统中起到了信号处理实时控制的作用，可以监测按键和采集传感器的各项参数，同时还能驱动LCD1602液晶显示检测到PM2.5浓度数据。STC89C52单片机最小系统由STC89C52芯片、复位电路、时钟电路及输入/输出端口设备等构成。 STC89C52单片机是美国STC公司开发制造的一种8位微控制芯片，拥有512字节的数据存储空间和8K字节的程序存储空间。共40个引脚，2个优先级设置，3个十六位强大定时/计数器，4个八位并行I/O端口，5个优质中断源。STC89C52单片机的时钟引脚为XTAL1 和XTAL2；控制信号的引脚有RST，ALE，PSEN 和EA；I/O端口有P0，P1，P2和P3。 复位电路主要用于协助单片机来实现启动过程，控制单片机工作的起始状态。在单片机工作过程中，受到外界干扰而出现代码丢失、运行出错或直接死机、停止运行的时候，此时通过复位，单片机内部的烧录代码就会自动重新执行。复位方式一般分为自动复位和手动按键复位，本设计为了编程的简单化，采用了外部手动按键复位的方式。STC89C52单片机的P0脚内无上拉电阻，为开漏输出。所以在本设计中P0脚用作输出端口，需另加上拉电阻以加大输出的驱动能力，本设计采用10K的排阻作为上拉电阻。 时钟电路好比心脏，单片机的工作动力都来源于它。时钟电路其实本质就是一个晶体振荡电路，提供一个正弦波信号作为基准让单片机进行工作，因此单片机的运行速度及处理能力都是由时钟电路决定。XTAL1为反相放大输入端，XTAL2为反向放大输出端。本设计中外接的石英晶体振荡器具有11.0592MHZ的振荡频率。 STC89C52芯片内部结构框图如图2.1所示: