单片机的pm2.5粉尘检测仪的设计
在快速发展的科技时代，环境的检测需要通过科学的技术来执行，当前最直接有效也最普遍的方式是能够正确的表现出环境的现状 。现在旅游业越来越发达，很多人都喜欢出去游玩放松，但是现在的污染很严重，如何有效而又快速的检测出PM2.5值并做出有效应对是最为重要的。因为外界变化的环境、与众不同的气候，粉层的污染变得逐渐严重，这样会致使许多人罹患诸如鼻炎等重病。是以PM2.5指数历来为人们所痛不欲生，因而为人们所看重。有鉴于此，本次课程设计愿为解决此担忧而努力。本系统设计的控制器包括单片机STC89C52和PM2. 5的检测传感器以及ZPH01粉尘传感器与1602液晶显示屏。
目 录
一、绪论 2
（一）设计的背景 2
（二）设计的意义 2
二、系统方案 3
（一）单片机介绍 3
（二）液晶显示模块 4
三、硬件设计 6
（一）单片机模块 6
（二）报警电路的设计 6
（三）检测电路 7
（四）显示模块 7
（五）电源模块 9
四、软件设计 10
五、系统调试 11
（一）调试步骤 11
（二）调试的注意事项 11
（三）软件调试 11
（四）调试结果 11
总结 13
致 谢 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 实物图 17
附录三 元器件清单 17
附录四 PCB图 19
附录五 源程序 20
一、绪论
（一）设计的背景
当代的社会经济的快速进步越来越快，人们生活的水平越来越高 。可是因为经济的发展，也同时很大程度地污染了当地环境。此现象能够让人们对于当代的环境的问题再一次的做出提出疑问和考虑，特别是对于自己身体的健康情况的关注度也越来越高。现代科技的发展越来越快，通过科学技术为我们来测试周边生活的环境是最直接，并且也是对于我们最有效的一种方式。人们平时总是喜欢到各种地方旅游，可是现在的环境污染让这些爱旅游的人们望而却步，那么，让这些旅游爱好者最为看
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中的是如何实时检测到PM2.5值来作出相应措施。那么对于一些周边环境及外界气候所产生的变化，粉体污染程度并同时得到了不少程度的提高。所以能够入肺颗粒物的指数是很紧张的。
这个课程设计的终极目标就是通过和数字控制技术的互相结合从而实现对可入肺颗粒物的检测成为一体的环境检测的设计。这个设计的所花费成本低、人员操作简单、测量精度高。在与现在市面上的检测仪的测量方法作对比，我的设计采用单片机为主要核心的控制系统，同时我通过以显示屏加上蜂鸣声报警联合来完成高效的室内环境的检测的系统目标。
我的系统设计包括单片机最小系统、ZPH01灰尘传感器模块、LCD1602液晶显示。
（二）设计的意义
环境检测的系统的是经过相当长一段时间的发展而来的。从最初的人工采集以及实验分析再到流水线自动化到当代的人工智能。从最开始的劳动创造再到技术导向的发展，这种现象标志着环境的监测由一种比较窄的领域向多方面，高度集中、智能监测的方向发展；地面环境的监测为综合遥感环境监测的发展：到时候高质量环境监测设备、多功能一体化和自动化以及智能化的方向发展，系统检测的方向将会是物理学领域层面上的高新技术的发展。因为采用单片机和PLC可以组合成为多功能的检测性的系统，因此实现对环境的高效、快速、精确、集本设计通过MCS51系列单片机为核心设计的PM2.5指数监测系统进行判断。该系统同时还具备高度兼容性：对于各种各样不同型号的单片机我们只需要改变一下地址就可以使用。该软件与硬件结合的系统具有非常高的实用价值，为广大的这方面爱好者提供了一次很好的机会。
二、系统方案
（一）单片机介绍
本次设计利用的主控芯片是STC89C52单片机作为整个系统的核心，它的工作原理是：通过单片机的最小系统来驱动单片机工作，超声波以及光敏电阻采集当前阻值随着环境的光照强弱变化，低于报警值的时候蜂鸣器进行报警。
本设计的核心是单片机。下面我简单的介绍本设计使用的52单片机。其内部结构包括中央处理器、振荡器、时钟电路、一些控制电路、ROM、RAM、定时器计数器、I/O口、全双工串行口以及中断源。
本设计使用的单片机具有4个8位的I0通讯端口，特点如下：
P0口如果作为数据的输出口的时候需要外接上拉电阻，保证端口数据的正常传输，该端口还可以作为地址或者数据的传输总线，也可以作为通用的IO接口使用。
P1端口是一种普通通用的IO通讯端口，但是此通信端口不需要外接上拉电阻，因为其内部已经含有系统所需要的上拉电阻。
P2端口可以向外面输出高八位的地址信息，它跟P1一样的原理无需外接上拉电阻。
P3端口有两种功能，其一是普通的通信端口的作用。其二就是如下表1所示的具体功能。
引脚
名称
第二功能
P3.0
RXD
单片机的串行输入
P3.1
TXD
单片机的串行输出
P3.2
INT0
外部中断0
P3.3
INT1
外部中断1
P3.4
T0
定时/计数器0
P3.5
T1
定时/计数器1
P3.6
WR
外部数据储存器写选通
P3.7
RD
外部数据储存器读选通
表1 P3口的功能表
RST是复位端口。当需要复位的时候，可以发出高电平是单片机进行复位。
ALE/PROG引脚，ALE（允许地址锁存）输出的脉冲用在锁存地址的低8位字节。当访问外部程序储存器或数据储存器时，通常情况下ALE继续以时钟振荡频率的六分之一输出脉冲信号，所以它可以用于对外输出时钟或实现定时。
其中单片机的引脚图如图21所示，
图21 单片机引脚图
（二）液晶显示模块
本设计使用了1602液晶显示屏作为系统的人机交互的桥梁，通过与单片机的通讯串口相连接进行数据通信，通常液晶显示屏还会使用电阻器来改变当前的液晶显示屏的灰度，防止亮度过大造成资源的浪费。
（三）ZPH01灰尘传感器
该传感器是监测可入肺颗粒物检测机制实现颗粒物检测中的应用。该传感器的原理是采用计数器原理，检测灵敏度可以精确到1微米直径即可进入肺部颗粒。脉宽调制的信号输出，能够配置成为通用的异步收发传输器（即UART）数字串行接口和定制集成电路的总线（IIC）接口。ZPH01灰尘传感器的结构如图22所示，其引脚功能如表2所示。
图22 ZPH01灰尘传感器结构图
PIN1
控制脚
目 录
一、绪论 2
（一）设计的背景 2
（二）设计的意义 2
二、系统方案 3
（一）单片机介绍 3
（二）液晶显示模块 4
三、硬件设计 6
（一）单片机模块 6
（二）报警电路的设计 6
（三）检测电路 7
（四）显示模块 7
（五）电源模块 9
四、软件设计 10
五、系统调试 11
（一）调试步骤 11
（二）调试的注意事项 11
（三）软件调试 11
（四）调试结果 11
总结 13
致 谢 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 实物图 17
附录三 元器件清单 17
附录四 PCB图 19
附录五 源程序 20
一、绪论
（一）设计的背景
当代的社会经济的快速进步越来越快，人们生活的水平越来越高 。可是因为经济的发展，也同时很大程度地污染了当地环境。此现象能够让人们对于当代的环境的问题再一次的做出提出疑问和考虑，特别是对于自己身体的健康情况的关注度也越来越高。现代科技的发展越来越快，通过科学技术为我们来测试周边生活的环境是最直接，并且也是对于我们最有效的一种方式。人们平时总是喜欢到各种地方旅游，可是现在的环境污染让这些爱旅游的人们望而却步，那么，让这些旅游爱好者最为看
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中的是如何实时检测到PM2.5值来作出相应措施。那么对于一些周边环境及外界气候所产生的变化，粉体污染程度并同时得到了不少程度的提高。所以能够入肺颗粒物的指数是很紧张的。
这个课程设计的终极目标就是通过和数字控制技术的互相结合从而实现对可入肺颗粒物的检测成为一体的环境检测的设计。这个设计的所花费成本低、人员操作简单、测量精度高。在与现在市面上的检测仪的测量方法作对比，我的设计采用单片机为主要核心的控制系统，同时我通过以显示屏加上蜂鸣声报警联合来完成高效的室内环境的检测的系统目标。
我的系统设计包括单片机最小系统、ZPH01灰尘传感器模块、LCD1602液晶显示。
（二）设计的意义
环境检测的系统的是经过相当长一段时间的发展而来的。从最初的人工采集以及实验分析再到流水线自动化到当代的人工智能。从最开始的劳动创造再到技术导向的发展，这种现象标志着环境的监测由一种比较窄的领域向多方面，高度集中、智能监测的方向发展；地面环境的监测为综合遥感环境监测的发展：到时候高质量环境监测设备、多功能一体化和自动化以及智能化的方向发展，系统检测的方向将会是物理学领域层面上的高新技术的发展。因为采用单片机和PLC可以组合成为多功能的检测性的系统，因此实现对环境的高效、快速、精确、集本设计通过MCS51系列单片机为核心设计的PM2.5指数监测系统进行判断。该系统同时还具备高度兼容性：对于各种各样不同型号的单片机我们只需要改变一下地址就可以使用。该软件与硬件结合的系统具有非常高的实用价值，为广大的这方面爱好者提供了一次很好的机会。
二、系统方案
（一）单片机介绍
本次设计利用的主控芯片是STC89C52单片机作为整个系统的核心，它的工作原理是：通过单片机的最小系统来驱动单片机工作，超声波以及光敏电阻采集当前阻值随着环境的光照强弱变化，低于报警值的时候蜂鸣器进行报警。
本设计的核心是单片机。下面我简单的介绍本设计使用的52单片机。其内部结构包括中央处理器、振荡器、时钟电路、一些控制电路、ROM、RAM、定时器计数器、I/O口、全双工串行口以及中断源。
本设计使用的单片机具有4个8位的I0通讯端口，特点如下：
P0口如果作为数据的输出口的时候需要外接上拉电阻，保证端口数据的正常传输，该端口还可以作为地址或者数据的传输总线，也可以作为通用的IO接口使用。
P1端口是一种普通通用的IO通讯端口，但是此通信端口不需要外接上拉电阻，因为其内部已经含有系统所需要的上拉电阻。
P2端口可以向外面输出高八位的地址信息，它跟P1一样的原理无需外接上拉电阻。
P3端口有两种功能，其一是普通的通信端口的作用。其二就是如下表1所示的具体功能。
引脚
名称
第二功能
P3.0
RXD
单片机的串行输入
P3.1
TXD
单片机的串行输出
P3.2
INT0
外部中断0
P3.3
INT1
外部中断1
P3.4
T0
定时/计数器0
P3.5
T1
定时/计数器1
P3.6
WR
外部数据储存器写选通
P3.7
RD
外部数据储存器读选通
表1 P3口的功能表
RST是复位端口。当需要复位的时候，可以发出高电平是单片机进行复位。
ALE/PROG引脚，ALE（允许地址锁存）输出的脉冲用在锁存地址的低8位字节。当访问外部程序储存器或数据储存器时，通常情况下ALE继续以时钟振荡频率的六分之一输出脉冲信号，所以它可以用于对外输出时钟或实现定时。
其中单片机的引脚图如图21所示，
图21 单片机引脚图
（二）液晶显示模块
本设计使用了1602液晶显示屏作为系统的人机交互的桥梁，通过与单片机的通讯串口相连接进行数据通信，通常液晶显示屏还会使用电阻器来改变当前的液晶显示屏的灰度，防止亮度过大造成资源的浪费。
（三）ZPH01灰尘传感器
该传感器是监测可入肺颗粒物检测机制实现颗粒物检测中的应用。该传感器的原理是采用计数器原理，检测灵敏度可以精确到1微米直径即可进入肺部颗粒。脉宽调制的信号输出，能够配置成为通用的异步收发传输器（即UART）数字串行接口和定制集成电路的总线（IIC）接口。ZPH01灰尘传感器的结构如图22所示，其引脚功能如表2所示。
图22 ZPH01灰尘传感器结构图
PIN1
控制脚
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