基于单片机空气PM2.5浓度检测系统设计

基于单片机的PM2.5检测系统设计随着环境污染的日益严重，人们越来越关注PM2.5的浓度。

为了方便人们实时了解PM2.5浓度的变化，设计了一套基于单片机的PM2.5检测系统。

我们需要明确设计的目标和要求。

我们的目标是设计一个便携式的PM2.5检测系统，能够准确测量PM2.5的浓度，并能及时反馈给用户。

系统需要具有以下要求：稳定性高、精度高、反应时间短、便于携带和使用。

系统的硬件部分主要由传感器模块、单片机模块和显示模块组成。

传感器模块是检测PM2.5浓度的关键组件。

我们选择一款高精度、高稳定性的PM2.5传感器，能够测量环境中的PM2.5颗粒物浓度。

该传感器输出的模拟信号需要经过模数转换器转换为数字信号。

单片机模块是系统的核心控制部分。

我们选择一款性能较强的单片机，并使用模数转换器将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。

单片机进行AD转换后，根据公式计算出PM2.5的浓度，并通过串口通信传输给显示模块。

显示模块是系统的用户界面部分。

我们选择一款液晶显示屏，并通过串口通信接收单片机传输的PM2.5浓度数据。

显示模块还可以设置报警阈值，当PM2.5浓度超过阈值时，发出警报。

系统的软件部分主要包括单片机程序和显示程序。

单片机程序主要负责控制传感器模块和实现测量功能。

程序通过定时器控制传感器的采样频率，采样的模拟信号经过AD转换后，计算出PM2.5的浓度，并通过串口通信发送给显示模块。

显示程序主要负责接收单片机传输的PM2.5浓度数据，并将其显示在液晶屏上。

程序可以设置报警阈值，并根据PM2.5浓度的变化来控制警报的开启和关闭。

整个PM2.5检测系统的工作流程如下：传感器模块采集环境中的PM2.5颗粒物浓度，将模拟信号转换为数字信号并发送给单片机模块。

单片机模块进行AD转换并计算出PM2.5的浓度，将数据通过串口通信发送给显示模块。

显示模块接收单片机传输的数据，并将其显示在液晶屏上。

用户可以根据液晶屏上的数据判断环境的PM2.5浓度，并根据需要设置报警阈值。

单片机+温度检测+空气检测+PM2.5检测基于51单片机的空气质量监测系统原理图:程序如下：#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <absacc.h>#include <math.h>#include "0832.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//定义LCD1602端口sbit E=P2^6; //1602使能引脚sbit RS=P2^7; //1602数据/命令选择引脚sbit RW=P2^5;sbit LED_RED=P2^2;sbit LED_YELLOW=P2^1;sbit LED_GREEN=P2^0;sbit SET_KEY=P3^4;sbit ADD_KEY=P3^5;sbit SUB_KEY=P3^6;sbit BUZZ=P3^7;sbit jdq=P2^4;volatile unsigned char BEEP_Cnt = 0;unsigned char PM_Waring = 50;unsigned char Temp_Waring = 20;unsigned char Smok_Waring = 50;unsigned char Smok_Value = 125;unsigned char PM_Waring;unsigned char PM_Value;bit FlagStartRH=0;bit flag_BJ=0;unsigned char a1,a2,a3;extern volatile unsigned char KEY_Value;#define KEY_NOP 0#define KEY_SET 1#define KEY_UP 2#define KEY_DOWN 3void Delay_1ms(unsigned int n) //@11.0592MHz {unsigned char i, j;while(n--){_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);}}volatile unsigned char KEY_Value = KEY_NOP;void Key_Scan(void) //按键检测{static volatile unsigned char Trg = 0;static volatile unsigned char Cnt = 0; unsigned char KeyRead = 0;KeyRead = ((P3>>4) & 0X07) ^ 0X07;Trg = KeyRead ^ (KeyRead & Cnt);Cnt = KeyRead;if(Trg){switch(Trg){case 0x01: KEY_Value = KEY_SET; break;case 0x02: KEY_Value = KEY_UP; break;case 0x04: KEY_Value = KEY_DOWN; break;default: KEY_Value = KEY_NOP;break;}}}unsigned char Temp_Value = 0; //温度/*********************************端口定义**********************************/sbit DQ=P1^6; //数据传输线接单片机的相应的引脚/*********************************定义全局变量******************************/bit TemperatureLessZero;unsigned int Temperature = 850; //温度值（整型变量）182表示18.2C/************************************************************** **************函数功能:延时子程序入口参数:k出口参数:*************************************************************** *************/void DS18_delay(unsigned char useconds) //延迟17US.根据晶振调节{unsigned char i;while(--useconds){i = 3;while (--i);}}/************************************************************** *************函数功能:DS18B20初始化子程序入口参数:出口参数:****************************************************************************/unsigned char Init_DS18B20(void){unsigned char x=0;DQ=0; //发送复位脉冲DS18_delay(29); //延时（>480us)DQ=1; //拉高数据线DS18_delay(3); //等待（15~60us) 等待存在脉冲x=DQ; //获得存在信号(用于判断是否有器件)DS18_delay(25); // 等待时间隙结束return(x); //返回存在信号，0 = 器件存在, 1 = 无器件}/************************************************************** **************函数功能:向DS18B20读一字节数据入口参数:出口参数:dat*************************************************************** *************/ReadOneChar(void){unsigned char i=0;unsigned char dat=0;for (i=8;i>0;i--){DQ=1;DS18_delay(1);DQ=0;dat>>=1;//复合赋值运算，等效dat=dat>>1(dat=dat右移一位后的值)DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;DS18_delay(4);}return(dat);}/************************************************************** **************函数功能:向DS18B20写一字节数据入口参数:dat出口参数:*************************************************************** *************/void WriteOneChar(unsigned char dat)//有参函数，功能是"写"，而写的内容就是括号内的参数{unsigned char i=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;DS18_delay(4);DQ=1;dat>>=1;//复合赋值运算，等效dat=dat>>1(dat=dat右移一位后的值)}// DS18_delay(4);}/************************************************************** **************函数功能:向DS18B20读温度值入口参数:出口参数:temperature*************************************************************** *************/void ReadTemperature(void){unsigned char tempL=0; //临时变量低位（无符号字符变量）unsigned char tempH=0; //临时变量高位bit flag = 0;EA = 0;Init_DS18B20(); //初始化，调用初始化函数WriteOneChar(0xcc); //跳过读序列号的操作，调用写函数，写0xcc指令码（跳过读序列号）WriteOneChar(0x44); //启动温度转换，调用写函数，写0x44指令码（启动温度转换）// Time = get_time();// DS18_delay(125); //转换需要一点时间，延时Init_DS18B20(); //初始化，调用初始化函数WriteOneChar(0xcc); //跳过读序列号的操作，调用写函数，写0xcc指令码（跳过读序列号?WriteOneChar(0xbe); //调用写函数，写0xbe指令码，读温度寄存器（头两个值分别为温度的低位和高位）tempL=ReadOneChar(); //读出温度的低位LSBtempH=ReadOneChar(); //读出温度的高位MSB TemperatureLessZero = (bit)(tempH&0x80);Temperature=((((tempH&0x7F)<<8)+tempL)*10)>>4; //温度转换，把高低位做相应的运算转化为实际温度，使用DS18B20温度传感器手册规定的公式，结果是十进制数值//这里使用*0.0625，直接增加500+字节代码EA = 1;Temp_Value = Temperature/10;if(Temp_Value > 125) Temp_Value =125;if(TemperatureLessZero)Temp_Value = 0;// DS18_delay(20);// return(tempa);//运算结果返回到函数：ReadTemperature()调用时需要采用i=ReadTemperature()，然后再对i（任意uchar型变量）进行操作}void L1602_string(uchar hang,uchar lie,uchar *p);//定时器0初始化void Timer0_Init(){//AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式TMOD |= 0x01; //设置定时器模式TL0 = 0xB0; //设置定时初值TH0 = 0x3C; //设置定时初值TF0 = 0; //清除TF0标志TR0 = 1; //定时器0开始计时ET0 = 1;}bit Time0_300ms_Flag = 1;//定时器0中断void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0{static uchar RHCounter;static uchar Time0_300ms_Cnt;TR0 = 0;TL0 = 0xb0;TH0 = 0x3c; //定时器赋予初值TR0 = 1;Key_Scan();if(++Time0_300ms_Cnt>= 6){Time0_300ms_Cnt = 0;Time0_300ms_Flag = 1;}if(++RHCounter >= 20){RHCounter = 0;FlagStartRH = 1;}if(BEEP_Cnt){BEEP_Cnt--;BUZZ = 0;}else{BUZZ = 1;}}/************************************************************** ******* 文件名：液晶1602显示.c* 描述 : 该程序实现了对液晶1602的控制。

基于51单片机的空气环境（温湿度、可燃性气体、PM2.5）监测器设计电路图在这里展示的是一款基于51单片机的空气环境（温湿度、可燃性气体、PM2.5）监测器的设计电路图。

具体包括电路图原理图、器件（BOM）表。

监测温湿度数值用的是型号为DHT11的温湿度传感器。

监测可燃性气体浓度用的是型号为MQ2的可燃性气体传感器。

监测PM2.5含量用的是型号为GP2Y1014AU的传感器空气环境（温湿度、可燃性气体、PM2.5）监测器的使用操作说明：步骤1、上电后，如果电池电压充足，按键电路板上KEY1按键或红外遥控器数字键“1”。

步骤2、按电路板上KEY2按键或红外遥控器数字键“2”，进行温湿度监测。

步骤3、按电路板上KEY3按键或红外遥控器数字键“3”，进行可燃性气体监测。

步骤4、按电路板上KEY4按键或红外遥控器数字键“4”，进行PM2.5监测。

下面系列图片是依据电路图焊接的空气环境（温湿度、可燃性气体、PM2.5）监测器使用场合的图片。

经过使用验证，电路的设计是可行的。

监测温湿度数值时的图片如下：KEY1 KEY2 KEY3 KEY4监测可燃性气体含量值时的图片如下：监测PM2.5浓度值时的图片如下：KEY1KEY2 KEY3KEY4KEY1 KEY2 KEY3 KEY4STC15W4K56S4核心板器件（BOM）表实物图060306030603PIN插针PIN2x1406030603直插LQFP7x7-48 STC15W4K56S4核心板正面STC15W4K56S4核心板背面报警器底板器件（BOM）表实物图直插直插直插直插直插直插直插2直插PIN与PIN之间的间隔2.54mm插电池盒针与针间隔2.54mm插DHT11模块插MQ2模块针与针间隔2.54mm插GP2Y1014AU模块直插直插直插直插直插直插直插直插针与针间隔2.54mm 插5V的LCD1602液晶PIN与PIN间隔2.54mm插STC15W4K56S5核心板红外遥控信号接收管5V注意：以上器件（BOM）表是报警器底板完整的器件（BOM）表，焊接的时候请对照报警器板的电路原理图。

基于51单片机的PM2.5检测仪设计摘要我国现代社会迅速发展，人们也提高了对生活的质量的要求，都想在健康、安逸的环境生活。

我国也正在加强生态文明建设，不断减少各种空气污染。

PM2.5这种污染物随着雾霾加重被人们数值，由于其颗粒极小，含有高浓度的有毒、有害物质并且具有长时间停留漂浮等特性。

尽管近年来雾霾已经大大减少，但对于PM2.5的监测依然不能掉以轻心。

本设计采用STC89C51单片机为控制器件，利用传感器监测大气中颗粒物含量，通过AD 转换器将传感器输出信号处理后传给单片机处理，最终LCD显示含量。

系统还可以通过按键进行设置上限值，当浓度超过设定值时将会触发报警。

结果表明，该PM2.5检测仪电路简单小巧、检测精度高，具有良好的稳定性，具备良好的实用意义。

关键词STC89C51单片机、空气质量传感器、LCD第1章引言1.1 设计背景步入二十一世纪，我们迎来了多姿多彩、进步迅猛的现代信息社会。

人类已经迈入信息社会、正分享着信息丰富迅捷的好处并不断勇于开拓继续向前发展，我们会发现无论是现在还是未来信息的获取、传输与利用将无处不在无时不有，而首要任务就是如何获取准确可靠的信息，其中可以广泛分布感知探测信息的传感器是帮助人们实时获取大量信息的主要途径。

传感技术发展已久，但毫无疑问进入二十一世纪以来，随着科学技术的快速更新迭代，经济实力和人们对美好生活的需求日益增长，再加上环境保护、生态文明、智慧城市等概念的火热，更加促进了传感技术的广泛应用。

工业商业农业军事，处处都有传感技术的身影。

不得不承认，尽管蓬勃强劲的工业发展为繁荣兴旺的现代物质文明提供了坚强的物质基础，但环境保护的不完善和缺位，使得工业发展产生的各种废物污染给我们的生活尤其是身体健康带来了严重的负面影响。

以大气污染为例，近十年来来人们最熟知的、关注度最高的莫过于雾霾。

从从未听说过这个词汇再到“谈霾色变”，最主要的原因还是因为这种类似于阴天的天气暗藏杀机——在看似平静的的空气里，弥漫着各种微小的有害颗粒物。

基于单片机的PM2.5检测系统设计随着人们对空气质量关注程度的提高，PM2.5检测系统的需求也越来越大。

PM2.5是指大气中颗粒物的一种，直径小于等于2.5微米，对人体健康产生危害。

设计一款基于单片机的PM2.5检测系统具有重要的意义。

本文将详细介绍基于单片机的PM2.5检测系统设计。

一、系统功能需求1. 实时监测PM2.5浓度2. 显示PM2.5浓度数据3. 报警功能：当PM2.5浓度超过设定阈值时，发出警报4. 数据记录和存储功能: 可以记录并存储历史数据，方便用户查询二、系统硬件设计1. 单片机：选择一款性能稳定的单片机作为系统的核心控制器，如STC单片机或者Arduino单片机。

2. PM2.5传感器：选择一款高精度的PM2.5传感器，可以通过串口或者模拟信号与单片机进行数据交互。

3. 显示屏：可以选择OLED显示屏或者液晶屏来显示PM2.5浓度数据和报警信息。

4. 蜂鸣器：用于发出警报声音。

5. 存储芯片：选择一款容量适中的存储芯片，用于存储历史数据。

三、系统软件设计1. 传感器数据采集：通过单片机与PM2.5传感器进行数据交互，获取实时的PM2.5浓度数据。

2. 数据处理：将采集到的数据进行处理，计算PM2.5的浓度值，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显示屏展示给用户，包括实时浓度值和报警信息。

4. 报警功能：当PM2.5浓度超过设定阈值时，触发蜂鸣器发出警报声音。

5. 数据记录和存储：将历史数据通过存储芯片进行存储，并可以通过单片机进行查询和显示。

五、系统优化1. 节能设计：通过优化程序，降低系统的功耗，延长系统的使用时间。

2. 数据通信：可以通过蓝牙或者WiFi模块，实现数据的远程传输和监控。

3. 界面优化：优化显示界面，增加操作便捷性和用户友好性。

4. 数据分析：通过添加数据分析功能，可以对历史数据进行分析，并生成报表或者图表。

六、系统测试1. 传感器测试：测试传感器的准确性和稳定性。

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要PM2.5、PM10、SO2和重金属铅砷镍铬为雾霾的主要成分，PM2.5的空气动力学当量直径小于2.5 µm，它是可吸入颗粒物，它不仅属于严重的空气污染物，而且还是多种重金属以及其他粉尘的载体。

PM2.5常常可以长时间的在空气中漂浮，随风移动，因此其具有污染距离长范围广的特性。

由于PM2.5的强传播性、长停留性、使空气能见度变低、重金属和有毒物质易附性、强污染性等特性导致它严重影响城市和地区的环境空气质量和正常的居民日常生产生活，因此实时监PM2.5是十分重要的。

本设计通过使用夏普GP2Y1010AU0F芯片检测PM2.5的浓度电压，再由模数转换芯片ADC0832将检测的模拟电压转换为数字电压输入AT89C51单片机最小系统，最后把测量值显示在显示器上，显示器使用LCD1602液晶显示，当检测浓度大于预设浓度时LED灯亮并且蜂鸣器报警。

关键词：PM2.5，单片机，夏普GP2Y1010AU0F，检测，报警。

Design and Realization of PM2.5 Concentration Detection and Alarm System Based on Single Chip MicrocomputerAbstractThe main components of the haze are PM2.5, PM10, SO2 and heavy metal lead arsenic nickel chrome and other particles. PM2.5 is an inhalable particulate matter; it not only belongs to the serious air pollutants, but also is a carrier of variety heavy metals and other dust. PM2.5 can often float in the air for a long time and move with the wind, so it has a wide range of characteristics. Due to the characteristics of strong propagation, long stay, low visibility, easy adsorption of heavy metals and toxic, strong pollution, PM2.5 lead to serious environmental and seriously affects the urban and regional environmental air quality and residents’ daily life, so real-time monitoring PM2.5 is very important. This design detects PM2.5 concentration voltage by using Sharp GP2Y1010AU0F chip, and then converter the analog voltage into digital voltage using chip ADC0832 input AT89C51 microcontroller minimum system. Finally, the measured value is displayed on the display, LCD1602 liquid crystal display, the LED lights and buzzer alarm when the detection concentration is greater than the preset concentration.Keywords：PM2.5, MCU, SHARP GP2Y1010AU0F, Detection, Alarm.第一章前言1.1、设计的目的和意义环境问题一直是人们比较关心的问题，而其中的雾霾天气更是和人们的生产生活戚戚相关，雾霾严重影响着城市的空气质量。

基于单片机的PM2.5检测系统设计随着城市化进程的加快和工业化水平的不断提高，大气污染已成为当前社会面临的严重问题之一。

PM2.5是大气污染的主要组成部分之一，它对人体健康和环境造成的危害非常严重。

开发一种能够准确、快速检测PM2.5浓度的检测系统具有非常重要的意义。

本文将基于单片机设计一种PM2.5检测系统，旨在为大气污染防控提供技术支持。

1.系统结构设计PM2.5检测系统通常由传感器、单片机、显示模块等部分组成。

传感器负责检测周围环境中的PM2.5颗粒物浓度，将检测到的数据传输给单片机进行处理，并通过显示模块将结果展示给用户。

本系统采用的传感器为激光散射式PM2.5传感器，其测量范围为0-500ug/m3，具有较高的测量精度和稳定性。

单片机选用STM32系列的单片机，具有较强的数据处理能力和稳定性。

显示模块采用OLED屏幕，能够高清显示PM2.5浓度数据。

2.硬件设计传感器通过串口与单片机相连，将采集到的PM2.5浓度数据发送给单片机，单片机通过串口接收数据，并进行相应的处理。

单片机还负责控制显示模块，将处理后的数据显示在屏幕上。

为了保证系统的稳定性和可靠性，还需设计相应的电源管理模块和防静电保护模块。

电源管理模块用于提供稳定的电源给传感器、单片机和显示模块，防静电保护模块则用于防止静电对系统的损害。

单片机的主要任务是接收传感器采集的数据，并进行相应的处理，最后将结果显示在屏幕上。

需要编写串口通信的驱动程序，以便单片机能够与传感器进行数据通信。

还需要编写PM2.5数据处理的算法，对传感器采集的原始数据进行处理和转换，最终得到PM2.5的浓度数据。

还需编写显示模块的驱动程序，实现将数据显示在屏幕上的功能。

4.系统性能测试为了验证系统的性能，需要对系统进行相应的性能测试。

需要对传感器进行校准，以保证其测量精度和稳定性。

然后，通过对不同环境下的PM2.5浓度进行检测，验证系统的准确性和灵敏度。

还需要对系统的稳定性和抗干扰能力进行测试，以保证系统在各种复杂环境下均能正常工作。

基于单片机的PM2.5检测系统设计随着工业化和城市化的加快发展，环境污染问题日益严重，其中PM2.5是大气污染的主要组成部分之一。

PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，对人体健康和环境造成了严重影响。

设计一种基于单片机的PM2.5检测系统具有重要的意义，可以用于监测空气质量，保护人民的健康和净化环境。

一、设计思路通过对PM2.5检测技术的研究，可以发现PM2.5检测系统一般由传感器模块、数据处理模块和显示模块组成。

其中传感器模块负责感知空气中的PM2.5浓度，数据处理模块对传感器采集的数据进行处理和分析，最后通过显示模块将结果输出。

基于单片机的PM2.5检测系统设计主要涉及到传感器选型、数据采集和处理算法以及系统的整合。

二、传感器选型传感器是PM2.5检测系统的核心部件，传感器的性能直接影响着系统的准确性和稳定性。

目前市面上常用的PM2.5传感器主要有激光散射式传感器和光学散射式传感器，它们通过捕捉空气中的颗粒物并测量散射光的方式来实现PM2.5浓度的检测。

在选择传感器时，需要考虑传感器的响应时间、测量范围、灵敏度和成本等因素。

同时要注意传感器的稳定性和耐用性，以确保系统能够长期稳定地运行。

三、数据采集和处理算法传感器采集到的数据需要进行处理和分析，得出准确的PM2.5浓度值。

数据采集模块一般采用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机进行处理和分析。

对于PM2.5的数据处理算法，常用的有贝叶斯算法、加权平均法和卡尔曼滤波法等，这些算法可以有效地滤除噪声和干扰，提高数据的准确性。

在设计数据采集和处理算法时，需要考虑系统的实时性和稳定性。

由于PM2.5浓度的变化比较缓慢，可以采用周期性采样的方式，减少系统的能耗和功耗。

四、系统整合在系统整合中，需要考虑模块之间的数据传输和通信方式，以及各模块的功耗和稳定性。

系统的外观设计和安装方式也需要考虑，以便用户能够方便地使用和维护系统。

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。

基于单片机的PM2.5检测系统设计近年来，空气污染问题越来越受到人们的关注，其中PM2.5是一种非常重要的污染物。

为了及时了解室内和室外的PM2.5浓度，设计一个基于单片机的PM2.5检测系统，已成为一项重要的需求。

该系统的设计采用了激光散射原理，通过光学传输测量空气中PM2.5颗粒的浓度。

具体实现过程如下：首先，从空气中采集空气样品，将样品通过一个旋转筒与本系统中的激光器进行沿径扫描。

所得到的信号值通过A/D转换器转化为电信号。

然后使用单片机进行数据处理，将PM2.5颗粒浓度值计算出来，并实时显示在屏幕上。

该系统由以下几个模块组成：1.采集模块采集模块的主要功能是从空气中采集PM2.5颗粒物的样品。

这里我们可以使用空气净化器中捕集PM2.5颗粒的过滤器作为样品。

为了保证采集到的样品中PM2.5颗粒物的数量足够多，通常需要采集一定时间。

本系统中，采集时间定为30秒。

2.光学测量模块光学测量模块是检测系统的核心部件，其通过激光散射原理来测量空气中PM2.5颗粒的浓度。

激光散射原理是将一束激光照射到空气中，由于PM2.5颗粒对激光有相应的散射效果，因此检测到的信号强度与PM2.5浓度成正比。

在光学测量模块中，需要使用激光器和相应的光学元件。

激光器产生一束高能激光，通过光学元件将其聚焦到一个旋转筒上，旋转筒具有扫描和沿径扫描两种方式，并在其表面涂覆一层特殊物质，可以通过与激光散射的颗粒相互作用来调节光束，使其能够在旋转筒上进行沿径扫描。

3.信号放大和滤波处理模块由于与激光散射的颗粒较小，因此信号较弱，需要将信号放大并进行滤波，以提高信噪比。

在信号放大和滤波处理模块中，可以采用差分放大电路和低通滤波器来进行信号处理。

4.微控制器模块微控制器模块是整个系统的核心部件，它可以实现对系统中所有模块的控制和监测。

通过采集模块和光学测量模块获得的数据，微控制器可以对PM2.5颗粒浓度进行实时计算，并将计算结果显示在屏幕上。

基于单片机的PM2.5检测系统设计随着城市化进程的不断加快，空气质量成为人们关注的焦点之一。

PM2.5是空气中颗粒物的一种，直径小于或等于2.5微米。

由于其粒径小，易进入人体肺部并对健康产生危害，因此对PM2.5的监测成为了城市环境监测的重点。

本文将介绍一种基于单片机的PM2.5检测系统设计，帮助人们更好地监测城市空气质量。

一、系统原理本系统基于单片机，通过传感器采集空气中的PM2.5颗粒物浓度，再通过单片机进行数据处理和显示。

系统的设计主要包括传感器模块、单片机模块、显示模块和供电模块。

1. 传感器模块传感器模块是PM2.5检测系统的核心，负责采集空气中的PM2.5颗粒物浓度。

传感器模块采用激光散射原理，通过激光束照射到空气中的颗粒物上，再通过光散射信号的强度来计算出颗粒物的浓度。

传感器模块能够实时监测空气中的PM2.5浓度，并将采集到的数据传输给单片机模块进行处理。

2. 单片机模块单片机模块是PM2.5检测系统的数据处理核心，负责接收传感器模块传来的数据，并进行数据处理、存储和显示。

单片机模块采用高性能的单片机，具有较强的数据处理能力和稳定性。

在接收到传感器模块传来的数据后，单片机模块将进行数据处理并通过显示模块将结果显示出来。

3. 显示模块显示模块以直观的方式将PM2.5的浓度显示出来，帮助用户直观地了解空气质量。

显示模块采用LED数码管或液晶显示屏，能够清晰地显示PM2.5的浓度数值。

显示模块还可以设置警报功能，当PM2.5浓度超过设定值时，显示模块将发出警报提醒用户。

4. 供电模块供电模块为整个系统提供稳定的电源，保证系统正常运行。

供电模块采用高品质的电源适配器或电池，以确保系统在室内和室外环境中都能正常工作。

二、系统设计基于上述原理，我们设计了一个基于单片机的PM2.5检测系统。

系统的设计包括硬件设计和软件设计两部分。

1. 硬件设计硬件设计主要包括传感器模块、单片机模块、显示模块和供电模块。

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。

基于单片机的PM2.5浓度检测仪的设计作者：***来源：《电脑知识与技术》2020年第14期摘要：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）14-0256-021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。

基于单片机的PM2.5检测系统设计1. 引言1.1 背景介绍PM2.5是指大气中颗粒物直径小于等于2.5微米的颗粒物，对人体健康产生严重影响。

据统计，高浓度的PM2.5颗粒物是导致呼吸系统疾病、心血管系统疾病和肺癌等疾病的主要原因之一。

随着工业化和城市化的加剧，PM2.5污染问题日益严重，监测和净化PM2.5颗粒物成为当务之急。

单片机是一种集成电路，通过内部的微处理器核心、存储器和各种输入输出端口，可以实现各种功能。

在实际应用中，单片机常用于各种系统的控制和计算。

基于单片机的PM2.5检测系统设计，可以实现实时监测空气中PM2.5颗粒物的浓度，为人们提供及时的空气质量信息。

本文旨在通过对PM2.5检测系统的硬件设计和软件设计进行详细描述，探讨其原理和实现方法，为解决PM2.5污染问题提供技术支持。

本文还将对实验结果进行分析，优化系统性能，为未来的工程应用提供参考。

通过本文的研究，希望能够提高人们对空气质量的认识，促进环境保护和人类健康。

1.2 问题提出在当今社会，空气质量问题日益受到人们的关注。

PM2.5作为空气中的一种有害颗粒物质，对人体健康造成了严重影响。

设计一种基于单片机的PM2.5检测系统具有重要意义。

目前市面上的PM2.5检测仪器往往价格昂贵、体积庞大，不太适合家庭用户进行个人空气质量监测。

本文旨在针对这一问题，设计一种便于携带、价格适中的基于单片机的PM2.5检测系统，以方便普通家庭用户监测室内和室外空气质量。

通过该系统，用户可以随时随地监测PM2.5浓度，及时了解空气质量情况，做出相应调整，保护自己和家人的健康。

随着智能化的发展，基于单片机的PM2.5检测系统将在未来得到更广泛的应用，并对人们的生活质量产生积极的影响。

1.3 研究目的本文旨在设计一种基于单片机的PM2.5检测系统，通过对PM2.5颗粒进行实时监测和分析，以达到提高空气质量监测效率和精确度的目的。

具体研究目的包括：1. 研究PM2.5检测原理：深入探究PM2.5颗粒的特性和检测方法，为系统设计提供理论支持。

基于单片机的PM2.5检测系统设计作者：陈曦来源：《电子技术与软件工程》2018年第11期摘要本论文设计实现PM2.5污染物监测分析系统。

通过查阅国内外文献资料，了解了国内外对于PM2.5污染物防治政策与各种方法，明晰了国内外在大气污染治理方面的总体局势又学习了这些文献中的先进技术。

依据国内外大气污染治理的经验，结合我国目前PM2.5防治的现状，设计并最终实现PM2.5污染物监测分析系统。

[关键词]STM32 机车排放微颗粒检测1 系统结构设计本系统硬件系统采用了STM32F103RCT6为核心，所以首先能够保证低功耗，低价格。

而且由于STM32十分强大，在实时性上有着突出的优势，因此在对PM2.5数据的处理和显示上能够做到很好的实时性。

此外，STM32输出稳定，抗干扰能力强，其工业级版本能够在十分恶劣的环境下正常工作，因此它作为产品拥有较好的市场竞争力。

在单片机程序编写中，采用了平均值滤波。

在保证对环境变化快速响应的基础上，排出了外界偶然因素的干扰。

使PM2.5和PM10数据输出稳定可靠，不会发生断层式剧变，其响应曲线平滑，十分接近现实情况。

程序经过不断的调试和优化，最后具有很高的执行效率，既节约了CPU资源，又能使程序快速稳定的运行，得到想要的结果。

例如，TFT屏的局部画屏更新数据、PM数值从高数位到低数位的判断、中断的应用和锁的应用、合理的程序时序逻辑和控制逻辑都为程序的快速运行做出巨大贡献。

2 各模块设计2.1 控制器模块设计本硬件系统使用了STM32F103RCT6为核心控制器，它以ARM Cortex-M3内核，为32位MCU，属于STM32系列中的增强型系列。

拥有高速的工作频率为72MHz，大容量存储为RAM容量48K，程序存储器容量为256K （Flash），且采用64-LQFP封装。

STM32F103RCT6还有着丰富的外设资源：4个16位普通定时器，2个16位高级定时器，2个16位基本定时器;这些定时器可用于精准延时、定时、产生PWM波以及根据不同的触发信号产生中断。

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。

基于单片机的PM2.5检测系统设计一、问题背景空气污染已成为全球性的环境问题，PM2.5是空气污染的主要组成部分之一。

监测PM2.5浓度对于保护人们的健康至关重要。

目前市面上已经有各种各样的PM2.5检测仪器，但是它们通常价格昂贵，且不太方便携带。

本设计旨在利用单片机技术，设计一个简单、便携的PM2.5检测系统，能够实时监测PM2.5的浓度，并且可以输出监测结果。

二、设计目标1.设计一个基于单片机的PM2.5检测系统；2.能够实时准确监测PM2.5的浓度；3.能够将监测结果以数字或者图形的形式输出。

三、系统设计1.硬件设计（1）传感器模块：使用激光散射式PM2.5传感器，能够准确地检测空气中PM2.5的浓度；（2）单片机模块：选择STM32单片机作为主控芯片，能够实现PM2.5数据的采集和处理；（3）显示模块：使用OLED显示屏，能够清晰地显示PM2.5浓度。

2.软件设计（1）传感器数据采集：利用单片机的ADC模块，对传感器输出的模拟信号进行采集和转换；（2）PM2.5浓度计算：利用单片机的数学运算能力，对采集到的传感器数据进行处理，计算出实际的PM2.5浓度；（3）数据显示：将计算得到的PM2.5浓度数据通过OLED显示屏输出，以数字或者图形的形式显示。

五、系统测试1.系统功能测试：对系统进行功能验证，包括传感器数据采集、PM2.5浓度计算以及数据的输出。

2.系统稳定性测试：长时间运行系统，观察系统的稳定性和准确性。

3.系统可靠性测试：对系统进行多种环境条件下的测试，验证系统的适用性和可靠性。

六、总结与展望通过本设计，实现了一个基于单片机的PM2.5检测系统。

该系统具有简单、便携的特点，能够实时监测PM2.5浓度，并且可以输出监测结果。

在未来的工作中，可以进一步优化系统硬件和软件，提高系统的灵敏度和准确性。

可以开发相应的APP，将监测结果实时上传到云端，实现远程监测和数据分析。

希望通过不断的改进和优化，使得该系统能够更好地满足人们对空气质量监测的需求。