arduino的pm2.5粉尘浓度检测仪的设计
本课题设计一个基于Arduino单片机蓝牙智能装置监控空气中pm2.5含量的装置。本系统由Arduino平台、蓝牙模块、pm2.5传感器和手机App四部分组成。监控平台采用Arduino UNO R3，手机App采用Appinventer软件编写。利用GP2Y1010AU粉尘传感器检测空气中pm2.5浓度传送到ArduinoUNO开发板上，从开发板上再传递到OLED显示屏上显示pm2.5读数。将手机上自带的蓝牙与Arduino上的单片机蓝牙连接后，可以通过手机APP端进行监测粉尘数据。该系统电路结构简单易懂、电路工作十分稳定、测量精度较高。
目 录
一、引言 1
二、系统总体方案设计 2
三、硬件电路设计 3
（一）主控电路设计 3
（二）PM2.5 激光传感器电路设计 4
（三）OLED显示屏电路设计 5
（四）HC05蓝牙模块设计 6
四、软件设计 8
（一）单片机主程序设计 8
1、主程序流程图 8
2、编译程序 8
（二）手机端app设计 10
五、实物的制作与调试 14
（一）实物制作 14
（二）实物调试 15
1、单片机平台调试 15
2、手机APP端调试 16
（三）测试结果 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录一：单片机源程序 22
附录二：电路原理图 24
一、引言
《环境空气质量标准》在 2012年2月重新修订，其中添加了一项新的监测指标，就是检测空气质量中PM2.5。
人们用空气中PM2.5的含量来衡量空气质量的好坏，PM2.5值越高空气质量越差。在目前较多的地区中，人们都有受到空气颗粒物污染。据不完全统计，在欧洲，PM2.5每年会直接或间接导致大概38万6千人死亡，并且PM2.5将会直接导致欧盟国家的人均期望寿命降低8.6个月，所以加强对PM2.5的监测和治理显得尤为重要。
1997年左右，美国提出的关于微细粒子状物质的基准还在实施中，主要是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
为了更好地检测这些有害微粒状物质。使用微细粒子状物质指标测量控制大气污染的程度是非常重要的。
从上述国内外空气检验标准和检验技术来看，国内的检验技术和执行基准还比较落后，没有达到世界卫生组织空气质量基准。在农村，网络技术非常发达。人们也可以通过互联网查询各地。但是，空气质量信息在这个方法上有缺陷。得到的空气质量信息是大城市监控数据的平均值。空气的质量信息在任何狭窄的范围内都无法得到。
目前市面上存在的检测pm2.5设计方案多种多样，比较有代表性的有：基于Zigbee技术的、基于WiFi技术的、或是基于低功耗蓝牙技术的。Zigbee因其发展早、技术成熟，组网节点多等特性可以实现智能的多个监控，缺点是需要网关；而WiFi技术的智能监测需要配合路由等设备才能实现，成本花费比较大；而最近几年由于低功耗蓝牙技术的迅速崛起，成为未来智能监测的主流监控协议。
本论文设计的空气质量检查系统基于Arduino单片机，通过粉尘传感器检测某个区域的空气质量水平并且可通过手机APP端显示数据得到pm2.5的值，手机APP 端可控制pm2.5测试的开始与结束，此设计大大提高了pm2.5的检测效率。
二、系统总体方案设计
本课题设计一个基于Arduino单片机蓝牙智能装置监控空气中pm2.5含量的装置。Arduino监控平台采用Arduino UNO R3，手机App采用Appinventer软件编写。
图2.1 系统总体框图
该系统硬件电路的组成部分是由PM2.5传感器、Arduino UNO R3开发板、蓝牙模块和带蓝牙功能的安卓手机所组成。利用GP2Y1010AU传感器检测空气粉尘浓度，传送到ArduinoUNO单片机中，由单片机传递到OLED显示屏上，在OLED显示屏上显示当前空气粉尘浓度。将手机上自带的蓝牙与Arduino上的单片机蓝牙连接后，还可以通过手机APP实时监测粉尘数据。
软件编程主要包括以下两个方面：一是在ArduinoIDE软件中进行PM2.5度传感器采集空气质量信息获取、OLED显示屏显示及蓝牙传输的代码编写；二是在appinventor软件中蓝牙连接及数据获取的代码编写。
三、硬件电路设计
（一）主控电路设计
目前Arduino已经开发出多种型号，我们选择的是Arduino是 Uno R3型号，该型号具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，与前一版本的Uno的最大不同在于USB转串口电路部分，改用的是一块ATMega16U2单片机，所以提高了成本，软件部分与之前一样，没有大的变化。实物图如图3.1所示，工作原理图如图3.2所示。
图3.1 Arduino UNO R3硬件实物
图3.2 Arduino UNO R3原理图
（二）PM2.5 激光传感器电路设计
GP2Y1010AU粉尘传感器由日本夏普公司制做，传感器体积较小，便于携带，有较高的灵敏度，能够用来测量0.8微米以上的渺小粒子，关于室内环境中的烟气、粉尘、花粉等小颗粒也可以检测到。这种类型的产品不但可以检测出单位体积内的细小粒子的数量，而且传感器里面添加了气流发生仪器，可以自动吸入测试环境中的气体。在粉尘传感器内，还有光电晶体管和红外线发光二极管，对称放置，这样放置方式有利于让粉尘传感器探测到环境中尘埃，粉尘反射时发出的光。这种传感器的电流消耗很低，最高也只达到20mA。传感器的输入电压是模仿电压，模仿电压越高，粉尘浓度越高。传感器内部结构如图3.3所示，电路连接图如图3.4所示。
图 3.3 传感器内部结构
主要参数如表3.1所示：
表3.1 主要参数表
主要参数
目 录
一、引言 1
二、系统总体方案设计 2
三、硬件电路设计 3
（一）主控电路设计 3
（二）PM2.5 激光传感器电路设计 4
（三）OLED显示屏电路设计 5
（四）HC05蓝牙模块设计 6
四、软件设计 8
（一）单片机主程序设计 8
1、主程序流程图 8
2、编译程序 8
（二）手机端app设计 10
五、实物的制作与调试 14
（一）实物制作 14
（二）实物调试 15
1、单片机平台调试 15
2、手机APP端调试 16
（三）测试结果 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录一：单片机源程序 22
附录二：电路原理图 24
一、引言
《环境空气质量标准》在 2012年2月重新修订，其中添加了一项新的监测指标，就是检测空气质量中PM2.5。
人们用空气中PM2.5的含量来衡量空气质量的好坏，PM2.5值越高空气质量越差。在目前较多的地区中，人们都有受到空气颗粒物污染。据不完全统计，在欧洲，PM2.5每年会直接或间接导致大概38万6千人死亡，并且PM2.5将会直接导致欧盟国家的人均期望寿命降低8.6个月，所以加强对PM2.5的监测和治理显得尤为重要。
1997年左右，美国提出的关于微细粒子状物质的基准还在实施中，主要是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
为了更好地检测这些有害微粒状物质。使用微细粒子状物质指标测量控制大气污染的程度是非常重要的。
从上述国内外空气检验标准和检验技术来看，国内的检验技术和执行基准还比较落后，没有达到世界卫生组织空气质量基准。在农村，网络技术非常发达。人们也可以通过互联网查询各地。但是，空气质量信息在这个方法上有缺陷。得到的空气质量信息是大城市监控数据的平均值。空气的质量信息在任何狭窄的范围内都无法得到。
目前市面上存在的检测pm2.5设计方案多种多样，比较有代表性的有：基于Zigbee技术的、基于WiFi技术的、或是基于低功耗蓝牙技术的。Zigbee因其发展早、技术成熟，组网节点多等特性可以实现智能的多个监控，缺点是需要网关；而WiFi技术的智能监测需要配合路由等设备才能实现，成本花费比较大；而最近几年由于低功耗蓝牙技术的迅速崛起，成为未来智能监测的主流监控协议。
本论文设计的空气质量检查系统基于Arduino单片机，通过粉尘传感器检测某个区域的空气质量水平并且可通过手机APP端显示数据得到pm2.5的值，手机APP 端可控制pm2.5测试的开始与结束，此设计大大提高了pm2.5的检测效率。
二、系统总体方案设计
本课题设计一个基于Arduino单片机蓝牙智能装置监控空气中pm2.5含量的装置。Arduino监控平台采用Arduino UNO R3，手机App采用Appinventer软件编写。
图2.1 系统总体框图
该系统硬件电路的组成部分是由PM2.5传感器、Arduino UNO R3开发板、蓝牙模块和带蓝牙功能的安卓手机所组成。利用GP2Y1010AU传感器检测空气粉尘浓度，传送到ArduinoUNO单片机中，由单片机传递到OLED显示屏上，在OLED显示屏上显示当前空气粉尘浓度。将手机上自带的蓝牙与Arduino上的单片机蓝牙连接后，还可以通过手机APP实时监测粉尘数据。
软件编程主要包括以下两个方面：一是在ArduinoIDE软件中进行PM2.5度传感器采集空气质量信息获取、OLED显示屏显示及蓝牙传输的代码编写；二是在appinventor软件中蓝牙连接及数据获取的代码编写。
三、硬件电路设计
（一）主控电路设计
目前Arduino已经开发出多种型号，我们选择的是Arduino是 Uno R3型号，该型号具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，与前一版本的Uno的最大不同在于USB转串口电路部分，改用的是一块ATMega16U2单片机，所以提高了成本，软件部分与之前一样，没有大的变化。实物图如图3.1所示，工作原理图如图3.2所示。
图3.1 Arduino UNO R3硬件实物
图3.2 Arduino UNO R3原理图
（二）PM2.5 激光传感器电路设计
GP2Y1010AU粉尘传感器由日本夏普公司制做，传感器体积较小，便于携带，有较高的灵敏度，能够用来测量0.8微米以上的渺小粒子，关于室内环境中的烟气、粉尘、花粉等小颗粒也可以检测到。这种类型的产品不但可以检测出单位体积内的细小粒子的数量，而且传感器里面添加了气流发生仪器，可以自动吸入测试环境中的气体。在粉尘传感器内，还有光电晶体管和红外线发光二极管，对称放置，这样放置方式有利于让粉尘传感器探测到环境中尘埃，粉尘反射时发出的光。这种传感器的电流消耗很低，最高也只达到20mA。传感器的输入电压是模仿电压，模仿电压越高，粉尘浓度越高。传感器内部结构如图3.3所示，电路连接图如图3.4所示。
图 3.3 传感器内部结构
主要参数如表3.1所示：
表3.1 主要参数表
主要参数
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