单片机的pm2.5空气质量检测报警系统设计【字数：10545】
摘 要现在工业生产力正随着现代科技的高度发展不断地提高，但是也使环境遭到了破坏，影响了人类的健康，其中雾霾天气较为严重。因此，PM 2.5的测量变得越来越重要。在这次设计中，把空气中的PM2.5的浓度值作为评估空气质量好坏的基础，主要是用单片机测量系统来测量PM2.5空气质量的。通过A/D模数转换，系统把采集到的数据从模拟信号变为数字信号，经过单片机分析处理后，显示在LCD1602液晶显示屏上。当浓度值达到报警值的时候报警，并用各种颜色的LED指示灯来显示当前的空气质量。本系统能够进行人机交互，并具有较高的测量精度，不仅简单实用，而且携带方便。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 选题背景及意义 1
1.2.1 选题背景 1
1.2.2 选题意义 1
1.3 国内外相关发展情况 1
1.4 本文主要工作 2
第2章 系统硬件总体设计及电路设计 3
2.1 系统组成 3
2.2 总体设计 3
2.3 粉尘传感器选型 4
2.4 温度传感器选型 5
2.5 单片机最小系统的实现 6
2.5.1 晶振电路 7
2.5.2 复位电路 8
2.5.3 P0口外接上拉电阻 9
2.6 A/D模数转换电路 10
2.6.1 ADC0832介绍 10
2.6.2 ADC0832主要参数 11
2.7 LCD显示电路 11
2.7.1 LCD1602简介 11
2.7.2 LCD1602主要技术参数 12
2.7.3 LCD1602电路设计 12
2.8 LED显示电路 12
2.9 报警模块 13
2.10 按键模块 14
2.11 硬件原理图 15
第3章 系统程序设计 17
3.1 主程序设计 17
3.2 显示程序设计 18
3.3 A/D转换程序设计 18
3.4 定时器初始化程序设计 20
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第4章 调试与分析 21
第5章 总结 24
参考文献 25
致谢 26
第1章 绪论
1.1 前言
随着社会经济的发展和工业化水平的不断提高，人们的生活变得更加便利。但是，在享受便利的生活和工作的同时，人们必须面对自然的不合理发展，自然环境造成的污染，以及生活条件恶化的现实。因此，我们必须合理利用自然资源，采取措施与自然和谐相处。自21世纪初以来，环境问题日益严重，与人民生活质量的提高形成了矛盾，环境保护逐步进入工业化。近几年来，大家高度关注的雾霾问题影响了我们的正常生活。为了管理环境问题，有必要做好监控和测试，必须做到“知己知彼”，才能对环境的治理提供帮助。
1.2 选题背景及意义
1.2.1 选题背景
粉尘是悬浮在空气中的固体颗粒，是维持地球温度的主要因素之一，但大气中过多或过少的粉尘都会对环境造成破坏性的影响。空气中悬浮的颗粒物质能够长时间的飘浮在空气中。环保部门把可见粉尘定义为空气动力学当量直径大于10微米的悬浮颗粒，其可见尘埃在静止空气中迅速沉降；把可吸入颗粒物定义为空气动力学当量直径小于10微米的悬浮颗粒，这些小尺寸颗粒能在空气中漂浮很长时间，难以沉淀在地上，容易被吸入人体呼吸道，并且粒径越小，对人体的不良影响就越大。因此，通过及时有效地监测工作场所的粉尘浓度，可以更准确地掌握粉尘浓度的状况，能够让人们有效的除尘和降尘，来保护人们的生命安全，改善周围空气的质量，在保护环境中发挥着重要的作用。由此看来粉尘对人体健康和生产非常有害。因此，监测粉尘浓度是非常重要的。
1.2.2 选题意义
粉尘浓度检测器是实际生活应用的完美结合，通过这次的设计，能够从开题报告的完成到硬件电路的设计，C语言编程再到最后阶段对语言编程和功能调试进行调试与分析等方面得到锻炼，能充分了解相关应用的知识，增强了利用所学的知识解决实际问题的能力。 同时，基于单片机的粉尘颗粒浓度检测仪器的开发可以方便地在各种场所中进行监测并提醒我们，有效地保证了人们的人身安全。检测粉尘颗粒浓度对于保护环境和防止空气污染具有非常重要的意义。
1.3 国内外相关发展情况
国外有各种类型的粉尘监测器。粉尘监测器主要包括信号采集，信号处理，数字显示，参数的控制和设置等构成。
目前，各国对粉尘浓度测量技术进行了大量研究，并正在开发一系列粉尘监测设备，如粉尘采集器，直读式粉尘探测器和粉尘浓度传感器等。其中，粉尘采集器和直读式粉尘探测器不能实时监测工作场所的粉尘浓度，而粉尘浓度传感器的出现就解决了这一问题。英国，德国，日本和美国都涉足了粉尘浓度测试的产品。
国内技术的发展相对较慢，主要是基于采样器和直读式尘埃探测器。近年来，随着信息技术的发展和光电技术的进步，国内一些厂商也纷纷引进和开发了粉尘浓度传感器。国内外的监测技术大多都是采用光散射的原理，但这种监测技术在测量误差，测量范围和工作电流上都有差别。但国内设备测量范围广，精度低，工作电流大。
因此，有一种测量装置采用更先进的技术，是一种多功能粉尘测量装置，它集粉尘采样、粉尘浓度测量和粉尘粒度分布测量于一体的装置。它作为粉尘采样器来使用，可以收集工作场所空气中的粉尘，将收集到的样本可以进行一些处理，可以在仪器上直接显示粉尘浓度值，可以用天平称量的方法测定收集到的样本的粒度分布。可以通过液晶显示器或微型印刷机印刷出粒度分布和浓度测量值。该仪器具有电源切断保护功能，断电后可保存40组粉尘粒度分布和200组粉尘浓度数据。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 选题背景及意义 1
1.2.1 选题背景 1
1.2.2 选题意义 1
1.3 国内外相关发展情况 1
1.4 本文主要工作 2
第2章 系统硬件总体设计及电路设计 3
2.1 系统组成 3
2.2 总体设计 3
2.3 粉尘传感器选型 4
2.4 温度传感器选型 5
2.5 单片机最小系统的实现 6
2.5.1 晶振电路 7
2.5.2 复位电路 8
2.5.3 P0口外接上拉电阻 9
2.6 A/D模数转换电路 10
2.6.1 ADC0832介绍 10
2.6.2 ADC0832主要参数 11
2.7 LCD显示电路 11
2.7.1 LCD1602简介 11
2.7.2 LCD1602主要技术参数 12
2.7.3 LCD1602电路设计 12
2.8 LED显示电路 12
2.9 报警模块 13
2.10 按键模块 14
2.11 硬件原理图 15
第3章 系统程序设计 17
3.1 主程序设计 17
3.2 显示程序设计 18
3.3 A/D转换程序设计 18
3.4 定时器初始化程序设计 20
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第4章 调试与分析 21
第5章 总结 24
参考文献 25
致谢 26
第1章 绪论
1.1 前言
随着社会经济的发展和工业化水平的不断提高，人们的生活变得更加便利。但是，在享受便利的生活和工作的同时，人们必须面对自然的不合理发展，自然环境造成的污染，以及生活条件恶化的现实。因此，我们必须合理利用自然资源，采取措施与自然和谐相处。自21世纪初以来，环境问题日益严重，与人民生活质量的提高形成了矛盾，环境保护逐步进入工业化。近几年来，大家高度关注的雾霾问题影响了我们的正常生活。为了管理环境问题，有必要做好监控和测试，必须做到“知己知彼”，才能对环境的治理提供帮助。
1.2 选题背景及意义
1.2.1 选题背景
粉尘是悬浮在空气中的固体颗粒，是维持地球温度的主要因素之一，但大气中过多或过少的粉尘都会对环境造成破坏性的影响。空气中悬浮的颗粒物质能够长时间的飘浮在空气中。环保部门把可见粉尘定义为空气动力学当量直径大于10微米的悬浮颗粒，其可见尘埃在静止空气中迅速沉降；把可吸入颗粒物定义为空气动力学当量直径小于10微米的悬浮颗粒，这些小尺寸颗粒能在空气中漂浮很长时间，难以沉淀在地上，容易被吸入人体呼吸道，并且粒径越小，对人体的不良影响就越大。因此，通过及时有效地监测工作场所的粉尘浓度，可以更准确地掌握粉尘浓度的状况，能够让人们有效的除尘和降尘，来保护人们的生命安全，改善周围空气的质量，在保护环境中发挥着重要的作用。由此看来粉尘对人体健康和生产非常有害。因此，监测粉尘浓度是非常重要的。
1.2.2 选题意义
粉尘浓度检测器是实际生活应用的完美结合，通过这次的设计，能够从开题报告的完成到硬件电路的设计，C语言编程再到最后阶段对语言编程和功能调试进行调试与分析等方面得到锻炼，能充分了解相关应用的知识，增强了利用所学的知识解决实际问题的能力。 同时，基于单片机的粉尘颗粒浓度检测仪器的开发可以方便地在各种场所中进行监测并提醒我们，有效地保证了人们的人身安全。检测粉尘颗粒浓度对于保护环境和防止空气污染具有非常重要的意义。
1.3 国内外相关发展情况
国外有各种类型的粉尘监测器。粉尘监测器主要包括信号采集，信号处理，数字显示，参数的控制和设置等构成。
目前，各国对粉尘浓度测量技术进行了大量研究，并正在开发一系列粉尘监测设备，如粉尘采集器，直读式粉尘探测器和粉尘浓度传感器等。其中，粉尘采集器和直读式粉尘探测器不能实时监测工作场所的粉尘浓度，而粉尘浓度传感器的出现就解决了这一问题。英国，德国，日本和美国都涉足了粉尘浓度测试的产品。
国内技术的发展相对较慢，主要是基于采样器和直读式尘埃探测器。近年来，随着信息技术的发展和光电技术的进步，国内一些厂商也纷纷引进和开发了粉尘浓度传感器。国内外的监测技术大多都是采用光散射的原理，但这种监测技术在测量误差，测量范围和工作电流上都有差别。但国内设备测量范围广，精度低，工作电流大。
因此，有一种测量装置采用更先进的技术，是一种多功能粉尘测量装置，它集粉尘采样、粉尘浓度测量和粉尘粒度分布测量于一体的装置。它作为粉尘采样器来使用，可以收集工作场所空气中的粉尘，将收集到的样本可以进行一些处理，可以在仪器上直接显示粉尘浓度值，可以用天平称量的方法测定收集到的样本的粒度分布。可以通过液晶显示器或微型印刷机印刷出粒度分布和浓度测量值。该仪器具有电源切断保护功能，断电后可保存40组粉尘粒度分布和200组粉尘浓度数据。
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