pm2.5粉尘监测系统(源码)
【摘 要】随着工业水平的可持续性发展，人民平时的生活质量水平也随之不断提高，但是空气质量却因此遭受到了严重的破坏，而在大气中最为严重的污染源之一PM2.5也被列进《环境质量标准》污染物监测范围，严格控制PM2.5的伐值对我国GDP的增长有着重大贡献，作为重要环保目标。以51单片机为基础，用传感器采集空气中的粉尘数量，在ADC模数转化器转化成数字信号，在LCD上将实时数据显示出来。本系统不仅在稳定性方面比较高，在速度方面也比较快，而且功耗也降到了最小，可以实时反馈空气质量情况。本设计直接目的是为了进行对环境里的PM2.5进行实时监控评测。
目录
一、引言 1
（一）课题研究背景 1
（二）研究目的 1
（三）主要内容 1
二、需求分析 1
（一）需求分析 1
（二）功能需求 2
（三）技术介绍 2
（四）开发环境 2
三、系统总体设计 3
（一）控制部分方案选择 3
（二）显示部分方案选择 3
（三）传感器部分方案选择 3
（四）模数转化 4
四、硬件电路设计与实现 4
（一）51单片机 4
（二） LCD1602液晶显示 5
（三） ADC0832转化器 7
（四） GP2Y1010AU0F传感器 7
（五） 蜂鸣器 8
（六） 按键电路 8
五、软件部分设计与实现 9
（一）系统流程设计 9
（二） ADC模数转化设计 10
（三）原理图 13
（四）编译器的选择实现 14
（五）调试 19
（六）实物图以及元件清单 20
总结 24
致谢 24
参考文献 25
一、引言
（一）课题研究背景
监测PM2.5是一种严重影响人类身体健康的气体，另外由于汽车废气的排放，工业化学品废弃燃料的排放等许多污染源都会导致PM2.5的产生，这也会影响人类的生活质量和生活水品，因此PM2.5检测是必要且 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
可行的。
（二）研究目的
通过检测技术，分析其污染源，从而采取有效的措施。
通过检测环境中PM2.5质量浓度，制定防治规划，采取积极的行动措施
控制PM2.5的排放量。
提高全民生活质量水平，改善大气温室效应，营造一个良好的大气环境。
（三）主要内容
本课题主要是围绕51单片机为主题设计的一个空气质量检测系统，主要由51单片机，蜂鸣器，AD转化器，GP2粉尘传感器，LCD1602显示器等组成。主要主要设计内容如下：
通过粉尘传感器采集空气中的粉尘颗粒物
使用AD转化器将空气中的的模拟量转化为数据量
将单片机作为计算控制中心，计算出空气中的颗粒浓度
LCD显示器显示测量的数据值
二、需求分析
（一）需求分析
空气中PM2.5粉尘颗粒经过传感器收集采取，后经由ADC转化对传感器采取到的模拟信号转化成数字信号，最终经过51单片机系统逻辑运算解决，在LCD显示器上实时显示采集到的PM2.5的浓度值，系统框架图见图21：
图21 系统框架图
（二）功能需求
传感器实现空气中灰尘颗粒的采集
通过AD转化器实现数模转化
数据显示在LCD显示器上
蜂鸣器实现达到设置值后报警提醒
（三）技术介绍
Keil C51具备: C编译器、宏汇编、衔接、库管理、仿真调试程序等诸多强大的功能，Keil集成开发环境这个载体可将诸多元素衔接在一起，基本实现了元件的性能，另外，在结构、读写、维护性上也是非常强大的。
Protel99SE: 能够用于设计电路原理图，可以3D的模拟出电器电路的实现，用来进行电路绘制是再好不过了。
（四）开发环境
在Keil uvision2 51(C)开发环境中调试实现,在Protel99SE中实现电路原理图的绘制
三、系统总体设计
（一）控制部分方案选择
选择单片机时要考虑的因素有成本、体积，焊接、运行速度和性能等等，依据咱们本身条件抉择适宜的单片机，不能片面追求单一方面，要综合判断。
51单片机位处理器它从内部的硬件到软件有一套完好的按位操作系统，它的处理对象是位，当然它还可以作字节处理，并且可以进行逻辑计算。对比其它同样也有处理对象是位的单片机，51单片机最突出的就是它可以直接进行逻辑运算，这是其它单片机无法轻易做到的。其它的单片机则要通过状态寄存器进行中转才能够选定RAM中的某位，这就比51单片机运作起来要复杂许多了。给使用者带来了很大的方便。在51单片机执行这些功能仅需要一条指令就可以了。
它的另一个优点是乘法指令，八乘八的乘法指令是十六位，精确度已经可以满足绝对大部分的需求了。
51单片机的I/O脚设置和运用是很简便的，当脚作为输入脚的时候，须要将脚设置为高电平就可以了，作为输出脚运用，高电平低电平都是可行的。
另外本设计单片机STC89C52型号还具有AD转化的性能。
（二）显示部分方案选择
本设计所采用的是LCD1602液晶显示器，就是经过电压来实施调控区域，即通电后就会起效果，图形就可以直接显示出来。显示模块可以只用D4D7作为四位数据，然后分两次进行传送，这就大大节省了MCU的I/O口资源。
优点：
是字符型液晶，显示字母和数字比较方便
控制简单
成本较低
（三）传感器部分方案选择
本设计采用的GP2Y1010AU0F是一款检测光学浓度的装置，可以用来检测空气中特别细微微小的微粒物体，比如香烟颗粒，灰尘之类的。这款传感器使用比较容易，体积小巧玲珑，安装简便，在使用过程中产生的电流功耗也比较小，这方便信号的存储，并且也易于实现AD的转化。
目录
一、引言 1
（一）课题研究背景 1
（二）研究目的 1
（三）主要内容 1
二、需求分析 1
（一）需求分析 1
（二）功能需求 2
（三）技术介绍 2
（四）开发环境 2
三、系统总体设计 3
（一）控制部分方案选择 3
（二）显示部分方案选择 3
（三）传感器部分方案选择 3
（四）模数转化 4
四、硬件电路设计与实现 4
（一）51单片机 4
（二） LCD1602液晶显示 5
（三） ADC0832转化器 7
（四） GP2Y1010AU0F传感器 7
（五） 蜂鸣器 8
（六） 按键电路 8
五、软件部分设计与实现 9
（一）系统流程设计 9
（二） ADC模数转化设计 10
（三）原理图 13
（四）编译器的选择实现 14
（五）调试 19
（六）实物图以及元件清单 20
总结 24
致谢 24
参考文献 25
一、引言
（一）课题研究背景
监测PM2.5是一种严重影响人类身体健康的气体，另外由于汽车废气的排放，工业化学品废弃燃料的排放等许多污染源都会导致PM2.5的产生，这也会影响人类的生活质量和生活水品，因此PM2.5检测是必要且 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
可行的。
（二）研究目的
通过检测技术，分析其污染源，从而采取有效的措施。
通过检测环境中PM2.5质量浓度，制定防治规划，采取积极的行动措施
控制PM2.5的排放量。
提高全民生活质量水平，改善大气温室效应，营造一个良好的大气环境。
（三）主要内容
本课题主要是围绕51单片机为主题设计的一个空气质量检测系统，主要由51单片机，蜂鸣器，AD转化器，GP2粉尘传感器，LCD1602显示器等组成。主要主要设计内容如下：
通过粉尘传感器采集空气中的粉尘颗粒物
使用AD转化器将空气中的的模拟量转化为数据量
将单片机作为计算控制中心，计算出空气中的颗粒浓度
LCD显示器显示测量的数据值
二、需求分析
（一）需求分析
空气中PM2.5粉尘颗粒经过传感器收集采取，后经由ADC转化对传感器采取到的模拟信号转化成数字信号，最终经过51单片机系统逻辑运算解决，在LCD显示器上实时显示采集到的PM2.5的浓度值，系统框架图见图21：
图21 系统框架图
（二）功能需求
传感器实现空气中灰尘颗粒的采集
通过AD转化器实现数模转化
数据显示在LCD显示器上
蜂鸣器实现达到设置值后报警提醒
（三）技术介绍
Keil C51具备: C编译器、宏汇编、衔接、库管理、仿真调试程序等诸多强大的功能，Keil集成开发环境这个载体可将诸多元素衔接在一起，基本实现了元件的性能，另外，在结构、读写、维护性上也是非常强大的。
Protel99SE: 能够用于设计电路原理图，可以3D的模拟出电器电路的实现，用来进行电路绘制是再好不过了。
（四）开发环境
在Keil uvision2 51(C)开发环境中调试实现,在Protel99SE中实现电路原理图的绘制
三、系统总体设计
（一）控制部分方案选择
选择单片机时要考虑的因素有成本、体积，焊接、运行速度和性能等等，依据咱们本身条件抉择适宜的单片机，不能片面追求单一方面，要综合判断。
51单片机位处理器它从内部的硬件到软件有一套完好的按位操作系统，它的处理对象是位，当然它还可以作字节处理，并且可以进行逻辑计算。对比其它同样也有处理对象是位的单片机，51单片机最突出的就是它可以直接进行逻辑运算，这是其它单片机无法轻易做到的。其它的单片机则要通过状态寄存器进行中转才能够选定RAM中的某位，这就比51单片机运作起来要复杂许多了。给使用者带来了很大的方便。在51单片机执行这些功能仅需要一条指令就可以了。
它的另一个优点是乘法指令，八乘八的乘法指令是十六位，精确度已经可以满足绝对大部分的需求了。
51单片机的I/O脚设置和运用是很简便的，当脚作为输入脚的时候，须要将脚设置为高电平就可以了，作为输出脚运用，高电平低电平都是可行的。
另外本设计单片机STC89C52型号还具有AD转化的性能。
（二）显示部分方案选择
本设计所采用的是LCD1602液晶显示器，就是经过电压来实施调控区域，即通电后就会起效果，图形就可以直接显示出来。显示模块可以只用D4D7作为四位数据，然后分两次进行传送，这就大大节省了MCU的I/O口资源。
优点：
是字符型液晶，显示字母和数字比较方便
控制简单
成本较低
（三）传感器部分方案选择
本设计采用的GP2Y1010AU0F是一款检测光学浓度的装置，可以用来检测空气中特别细微微小的微粒物体，比如香烟颗粒，灰尘之类的。这款传感器使用比较容易，体积小巧玲珑，安装简便，在使用过程中产生的电流功耗也比较小，这方便信号的存储，并且也易于实现AD的转化。
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