多参数空气质量检测仪设计(附件)
随着工业化进程的加快，空气环境的质量越来越差，并且随着居民对生活质量的重视，因此对创建绿色健康生活的呼声也愈来愈高涨。针对越来越严重的空气污染问题，设计出一款基于STC51单片机的多参数空气质量检测报警于一体的检测仪。本设计运用C语言实现对粉尘传感器、LCD模块、设置报警值按键、温湿度传感器等模块的控制，实现对空气中粉尘浓度与温湿度的检测与报警功能。经测试，该系统工作稳定、操作简便、测量精度高、能耗小、器件便宜易得，具有广阔的市场前景。关键词 STC51单片机，粉尘浓度，温湿度，检测，报警
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 任务和要求 2
2 整体方案设计 2
2.1 控制部分的选择 2
2.2 显示部分的选择 5
2.3 传感器模块部分的选择 5
2.4 模数转化模块方案的选择 6
2.5 系统方案整体设计 6
3 硬件电路设计 7
3.1 单片机最小系统 7
3.2 液晶屏显示模块 11
3.3 粉尘传感器 18
3.4 按键电路 19
3.5 程序下载电路 20
3.6 温湿度传感器 20
3.7 蜂鸣器报警电路 23
3.8 电源输入电路 23
3.9 模/数转换模块 24
3.10 上拉电阻 28
3.11 总原理图 29
4 软件部分设计 29
4.1 系统主流程设计 29
4.2 按键流程设计 31
4.3 电压与PM2.5的关系 32
5 仿真与调试 32
5.1 硬件调试 32
5.2 软件调试 34
5.3 程序下载 35
结论 36
致谢 37
参考文献 38
附录A 电路原理图 39
附录B 元件清单 40
附录C 参考程序 41
1 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1.1 研究背景
随着各国生活水平的日益提高，小康水平的普及，以及工业化程度不断深入造成的环境污染，人们越来越关注生活的质量性。高质量的生活对居民的寿命以及身心愉悦有着非常重要的影响，当代居民对自己所生存的环境比以前更加关注，日常生活中饮用的水、平时所呼吸的空气以及日益受到关注的空气都在人们的重视范围。在此，我们主要关注空气中的相关质量参数。其中PM2.5、空气中的温度、空气中的湿度以及一氧化碳是其中首要考虑的空气质量参数。
根据各国正式化机构的界说，在工业化社会之前，由于自然灾害引起的空气质量的恶化，比如火山喷发造成空气之中的硫含量的增加以及火山灰造成的粉尘浓度的增加；然而随着人类的出现，社会工业化进程的加快，工厂排放的废气进入到大气层当中，造成环境中空气质量的下降，粉尘浓度的提高以及各种空气质量参数的浓度的增加。换句话说，只要它是一种物质的存在，质量和时间足以影响人类或其他生物，我们可以称它为空气污染物; 而其存在造成的现象，就是空气污染。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，室外空气污染在一类致癌物清单中。当今中国的人均消费水平逐渐提高，因此也越来越重视自己的生活环境的质量，所以，人们开始研究自己生存的空气环境质量，运用多种方法对空气参数进行检测。
当今PM2.5的检测方法多种多样，效果也是差异显著。有的通过光的散射原理进行分析，有的是通过光的吸收原理进行检测，更有甚者通过放射线进行相关颗粒物的检测。根据相应的原理，制造出多种多样的空气粉尘质量检测仪，体积有大有小，符合各种场合人群的需求。PM2.5是造成肺癌等多种呼吸道疾病的主要原因，因此不只是国家的研究机构，民营企业以及个人都将目光瞄准了这一市场，因为市场前景广阔，需求量大，造成多种竞争力参与空气质量检测的模块当中。除了PM2.5是人们关注的焦点，温度和湿度以及一氧化碳的检测也与人们的日常息息相关，对于企业主来说，涉及到企业的产能效益，会更加注重此类的投入。
现在人们对空气质量越来越关注，因此能够快速准确地检测周围空气环境中的各类参数尤为重要。现在空气质量检测技术也越来越微型化、可视化和智能化，以单片机为核心的空气质量检测仪应运而生，服务广大用户。以单片机为核心的多参数空气质量检测仪应用范围非常广阔，有企业化工厂内检测排放出来的有毒有害气体的，有家居装修检测温湿度以及甲醛之类影响人们健康生活的有毒有害气体的。除此之外，还有许多以单片机为核心的多参数空气质量检测仪应用的场景，在此就不一一陈述了。
1.2 任务和要求
任务：熟练运用51单片机的基本操作，会进行硬件的焊接安装，熟悉软件编程的软件操作以及相关程序的编写，软硬件准备好后，进行相应的调试和修改，完成相应的报告编写。
要求： 需要设计出一种装置，用来检测和显示空气中的PM2.5，一氧化碳，温度，湿度和其他参数的检测器。 可以通过按键设置报警值并且所检测的参数超过报警值时蜂鸣器发出声音报警。 在设计过程中按照分模块的方法进行，先进行每个模块的检测，检测无误后，再进行整体系统的调试。
2 整体方案设计
2.1 控制部分的选择
本次的控制部分是多参数空气质量检测仪的核心部分，通过在控制器中编写相关的控制程序，让其具有相关的逻辑功能。
通过大量的资料查询，我们初步制定了下列两种的方案：
方案一：可编程逻辑阵列（FPGA）被用作系统的主控制器。FPGA（现场可编程门阵列），现场可编程门阵列，它是基于PAL，GAL，CPLD和其他可编程零部件进一步开发的产物。它作为一种专用集成电路（ASIC）范围的半定制电路产生，不仅处理了定制电路的缺陷，它还克服了原始可编程零部件数量有限的弊端。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 任务和要求 2
2 整体方案设计 2
2.1 控制部分的选择 2
2.2 显示部分的选择 5
2.3 传感器模块部分的选择 5
2.4 模数转化模块方案的选择 6
2.5 系统方案整体设计 6
3 硬件电路设计 7
3.1 单片机最小系统 7
3.2 液晶屏显示模块 11
3.3 粉尘传感器 18
3.4 按键电路 19
3.5 程序下载电路 20
3.6 温湿度传感器 20
3.7 蜂鸣器报警电路 23
3.8 电源输入电路 23
3.9 模/数转换模块 24
3.10 上拉电阻 28
3.11 总原理图 29
4 软件部分设计 29
4.1 系统主流程设计 29
4.2 按键流程设计 31
4.3 电压与PM2.5的关系 32
5 仿真与调试 32
5.1 硬件调试 32
5.2 软件调试 34
5.3 程序下载 35
结论 36
致谢 37
参考文献 38
附录A 电路原理图 39
附录B 元件清单 40
附录C 参考程序 41
1 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1.1 研究背景
随着各国生活水平的日益提高，小康水平的普及，以及工业化程度不断深入造成的环境污染，人们越来越关注生活的质量性。高质量的生活对居民的寿命以及身心愉悦有着非常重要的影响，当代居民对自己所生存的环境比以前更加关注，日常生活中饮用的水、平时所呼吸的空气以及日益受到关注的空气都在人们的重视范围。在此，我们主要关注空气中的相关质量参数。其中PM2.5、空气中的温度、空气中的湿度以及一氧化碳是其中首要考虑的空气质量参数。
根据各国正式化机构的界说，在工业化社会之前，由于自然灾害引起的空气质量的恶化，比如火山喷发造成空气之中的硫含量的增加以及火山灰造成的粉尘浓度的增加；然而随着人类的出现，社会工业化进程的加快，工厂排放的废气进入到大气层当中，造成环境中空气质量的下降，粉尘浓度的提高以及各种空气质量参数的浓度的增加。换句话说，只要它是一种物质的存在，质量和时间足以影响人类或其他生物，我们可以称它为空气污染物; 而其存在造成的现象，就是空气污染。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，室外空气污染在一类致癌物清单中。当今中国的人均消费水平逐渐提高，因此也越来越重视自己的生活环境的质量，所以，人们开始研究自己生存的空气环境质量，运用多种方法对空气参数进行检测。
当今PM2.5的检测方法多种多样，效果也是差异显著。有的通过光的散射原理进行分析，有的是通过光的吸收原理进行检测，更有甚者通过放射线进行相关颗粒物的检测。根据相应的原理，制造出多种多样的空气粉尘质量检测仪，体积有大有小，符合各种场合人群的需求。PM2.5是造成肺癌等多种呼吸道疾病的主要原因，因此不只是国家的研究机构，民营企业以及个人都将目光瞄准了这一市场，因为市场前景广阔，需求量大，造成多种竞争力参与空气质量检测的模块当中。除了PM2.5是人们关注的焦点，温度和湿度以及一氧化碳的检测也与人们的日常息息相关，对于企业主来说，涉及到企业的产能效益，会更加注重此类的投入。
现在人们对空气质量越来越关注，因此能够快速准确地检测周围空气环境中的各类参数尤为重要。现在空气质量检测技术也越来越微型化、可视化和智能化，以单片机为核心的空气质量检测仪应运而生，服务广大用户。以单片机为核心的多参数空气质量检测仪应用范围非常广阔，有企业化工厂内检测排放出来的有毒有害气体的，有家居装修检测温湿度以及甲醛之类影响人们健康生活的有毒有害气体的。除此之外，还有许多以单片机为核心的多参数空气质量检测仪应用的场景，在此就不一一陈述了。
1.2 任务和要求
任务：熟练运用51单片机的基本操作，会进行硬件的焊接安装，熟悉软件编程的软件操作以及相关程序的编写，软硬件准备好后，进行相应的调试和修改，完成相应的报告编写。
要求： 需要设计出一种装置，用来检测和显示空气中的PM2.5，一氧化碳，温度，湿度和其他参数的检测器。 可以通过按键设置报警值并且所检测的参数超过报警值时蜂鸣器发出声音报警。 在设计过程中按照分模块的方法进行，先进行每个模块的检测，检测无误后，再进行整体系统的调试。
2 整体方案设计
2.1 控制部分的选择
本次的控制部分是多参数空气质量检测仪的核心部分，通过在控制器中编写相关的控制程序，让其具有相关的逻辑功能。
通过大量的资料查询，我们初步制定了下列两种的方案：
方案一：可编程逻辑阵列（FPGA）被用作系统的主控制器。FPGA（现场可编程门阵列），现场可编程门阵列，它是基于PAL，GAL，CPLD和其他可编程零部件进一步开发的产物。它作为一种专用集成电路（ASIC）范围的半定制电路产生，不仅处理了定制电路的缺陷，它还克服了原始可编程零部件数量有限的弊端。
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