基于单片机的空气质量检测仪设计(附件)【字数：10184】
摘 要空气质量检测仪是一种检测周围环境PM2.5浓度的仪器。它通过粉尘传感器来感应周围空气中颗粒的浓度变化，是一种较为精密的仪器。现阶段，随着科技的发展，以及人们对环境保护的重视，空气质量检测仪多采用一块CPU作为其核心，在配上相应的粉尘传感器来制成。在此次设计中，将采用STC89C52单片机作为整个仪器的核心，外围加上粉尘传感器GP2Y1010AU0F，报警模块，LCD液晶显示模块，A/D转换模块及蓝牙模块来构成整个系统。从而实现PM2.5浓度的实时监测。该系统具有成本低，检测稳定，使用简单等优点。
目 录
第一章 引言 1
1.1背景 1
1.2国内外研究现状 1
第二章 总体设计方案 2
2.1系统框图和系统原理图 2
2.2控制模块方案 3
2.3按键模块方案 3
2.4显示模块方案 4
2.5电源模块方案 4
2.6通信模块方案 4
第三章 芯片简介 5
3.1STC89C52单片机简介 5
3.2夏普灰尘传感器GP2Y1010AU0F简介 6
3.3ADC0832模数转换器简介 7
3.4LCD1602液晶显示器简介 9
3.5HC05蓝牙模块简介 11
第四章 硬件电路设计 13
4.1主控制模块 13
4.2LCD显示模块电路设计 14
4.3按键模块电路设计 15
4.4粉尘检测模块电路设计 15
4.5声光报警模块电路设计 16
4.6电源模块设计 17
4.7蓝牙模块电路设计 17
第五章 系统软件设计 18
5.1总体程序结设计构 18
5.2LCD1602液晶软件设计 18
5.3蓝牙模块程序设计 20
5.4ADC0832程序设计 20
5.5手机APP软件设计 21
第六章 硬件实物 23
6.1硬件的组装和焊接 23
6.2运行界面 24
6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
.3手机APP实时监测 25
结论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A 30
第一章 引言
1.1背景
PM2.5定义为直径小于或等于2.5μm的颗粒。在组成整个地球大气的成分中PM2.5只占了很小的一部分。然而PM2.5却对整个空气质量有着很大的影响，PM2.5浓度高的时候也会影响能见度。PM2.5因为其直径较小，活性大，容易附着一些有毒有害的物质。当这种颗粒停留在空气中，并通过人的呼吸进入人的呼吸道时就会对人的身体健康造成危害。举个例子，许多生产和工作环境也需要对粉尘浓度进行相关检测。工厂中的许多粉尘携带有毒化学品。长期呼吸或皮肤长期散射很容易导致癌症。由此可以看出，粉尘对人体健康和生产造成极大的危害。
根据世界卫生组织发布的报告，生活在大多数国家中的许多城镇乡村人口普遍都或多或少受到了PM2.5的影响。相比于空气质量较好的城镇，空气污染较为严重的城镇人口死亡率超过百分之十五。据统计，在欧洲，PM2.5每年可导致死亡人数在38万左右，欧盟国家人均寿命预期降低8.6个月。
不幸的是，研究表明人类本身的结构对PM2.5毫无抵抗能力。随着医疗技术的进步，PM2.5对人类健康的危害也逐渐暴露出其可怕的一面。专家们认为，由细颗粒引起的阴霾天气相对于沙尘暴对人类健康更具有杀伤性。直径超过10微米的颗粒不会进入人的呼吸道，因为直径较大会被人的鼻子拒绝在外;直径大小在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能通过呼吸很容易地进入人的上呼吸道。尤其是，老年人、儿童和心肺疾病患者对PM2.5污染敏感。
1.2国内外研究现状
大部分先进的测试技术都在中国采用。其中一些是beta射线原理。它们的吸收只与吸收材料的重量有关，但不等于吸收材料的物理和化学性质。它可以直接读取粉尘浓度。采用不同的进样装置，可以监测全部灰尘，可吸入粉尘和呼吸道灰尘。仪器采用的射线源满足核安全标准，并能保证在很长的工作时间内保持稳定可靠。
第二章 总体设计方案
此次空气质量检测仪的设计，选择合适的电源模块对单片机最小系统进行供电，粉尘模块作为检测PM2.5浓度的核心，同时采用显示模块来直观地反应当前PM2.5浓度值，通过按键电路实现对参数的设置。当浓度超过设定值时，报警模块便会工作。
2.1系统框图和系统原理图
ADC0832模数转会将灰尘传感器所采集的模拟信号转换为数字信号传输给C52单片机，并显示在液晶屏上。系统框图如下图21所示：
图21系统框图
系统总原理如图22所示：
/
图22 系统总原理图
2.2控制模块方案
本设计要求是基于单片机的空气质量检测仪，所以考虑采用STC89C52单片机，该单片机的时钟电路采用的是片内式，同时它可以实现上电复位功能，还可以实现外部手动复位功能。有8K的存储空间供用户进行存储数据，而且值得一提的是STC89C52单片机的获取途径较为方便，与此同时价格低廉。
2.3按键模块方案
方案—：采用矩阵式键盘，矩阵式的键盘结构相比于其他方法要复杂许多，当系统用到的按键较多时可用到该方式，因为矩阵式可减少I/O口的使用率，它的缺点也较为明显，就是接线复杂。
方案二：独立按键电路，独立按键的优势在于每个IO只接一个按键，从而实现每个IO口的独立工作、互不干扰。并且该电路设计相对简单，编程较为容易。
目 录
第一章 引言 1
1.1背景 1
1.2国内外研究现状 1
第二章 总体设计方案 2
2.1系统框图和系统原理图 2
2.2控制模块方案 3
2.3按键模块方案 3
2.4显示模块方案 4
2.5电源模块方案 4
2.6通信模块方案 4
第三章 芯片简介 5
3.1STC89C52单片机简介 5
3.2夏普灰尘传感器GP2Y1010AU0F简介 6
3.3ADC0832模数转换器简介 7
3.4LCD1602液晶显示器简介 9
3.5HC05蓝牙模块简介 11
第四章 硬件电路设计 13
4.1主控制模块 13
4.2LCD显示模块电路设计 14
4.3按键模块电路设计 15
4.4粉尘检测模块电路设计 15
4.5声光报警模块电路设计 16
4.6电源模块设计 17
4.7蓝牙模块电路设计 17
第五章 系统软件设计 18
5.1总体程序结设计构 18
5.2LCD1602液晶软件设计 18
5.3蓝牙模块程序设计 20
5.4ADC0832程序设计 20
5.5手机APP软件设计 21
第六章 硬件实物 23
6.1硬件的组装和焊接 23
6.2运行界面 24
6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
.3手机APP实时监测 25
结论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A 30
第一章 引言
1.1背景
PM2.5定义为直径小于或等于2.5μm的颗粒。在组成整个地球大气的成分中PM2.5只占了很小的一部分。然而PM2.5却对整个空气质量有着很大的影响，PM2.5浓度高的时候也会影响能见度。PM2.5因为其直径较小，活性大，容易附着一些有毒有害的物质。当这种颗粒停留在空气中，并通过人的呼吸进入人的呼吸道时就会对人的身体健康造成危害。举个例子，许多生产和工作环境也需要对粉尘浓度进行相关检测。工厂中的许多粉尘携带有毒化学品。长期呼吸或皮肤长期散射很容易导致癌症。由此可以看出，粉尘对人体健康和生产造成极大的危害。
根据世界卫生组织发布的报告，生活在大多数国家中的许多城镇乡村人口普遍都或多或少受到了PM2.5的影响。相比于空气质量较好的城镇，空气污染较为严重的城镇人口死亡率超过百分之十五。据统计，在欧洲，PM2.5每年可导致死亡人数在38万左右，欧盟国家人均寿命预期降低8.6个月。
不幸的是，研究表明人类本身的结构对PM2.5毫无抵抗能力。随着医疗技术的进步，PM2.5对人类健康的危害也逐渐暴露出其可怕的一面。专家们认为，由细颗粒引起的阴霾天气相对于沙尘暴对人类健康更具有杀伤性。直径超过10微米的颗粒不会进入人的呼吸道，因为直径较大会被人的鼻子拒绝在外;直径大小在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能通过呼吸很容易地进入人的上呼吸道。尤其是，老年人、儿童和心肺疾病患者对PM2.5污染敏感。
1.2国内外研究现状
大部分先进的测试技术都在中国采用。其中一些是beta射线原理。它们的吸收只与吸收材料的重量有关，但不等于吸收材料的物理和化学性质。它可以直接读取粉尘浓度。采用不同的进样装置，可以监测全部灰尘，可吸入粉尘和呼吸道灰尘。仪器采用的射线源满足核安全标准，并能保证在很长的工作时间内保持稳定可靠。
第二章 总体设计方案
此次空气质量检测仪的设计，选择合适的电源模块对单片机最小系统进行供电，粉尘模块作为检测PM2.5浓度的核心，同时采用显示模块来直观地反应当前PM2.5浓度值，通过按键电路实现对参数的设置。当浓度超过设定值时，报警模块便会工作。
2.1系统框图和系统原理图
ADC0832模数转会将灰尘传感器所采集的模拟信号转换为数字信号传输给C52单片机，并显示在液晶屏上。系统框图如下图21所示：
图21系统框图
系统总原理如图22所示：
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图22 系统总原理图
2.2控制模块方案
本设计要求是基于单片机的空气质量检测仪，所以考虑采用STC89C52单片机，该单片机的时钟电路采用的是片内式，同时它可以实现上电复位功能，还可以实现外部手动复位功能。有8K的存储空间供用户进行存储数据，而且值得一提的是STC89C52单片机的获取途径较为方便，与此同时价格低廉。
2.3按键模块方案
方案—：采用矩阵式键盘，矩阵式的键盘结构相比于其他方法要复杂许多，当系统用到的按键较多时可用到该方式，因为矩阵式可减少I/O口的使用率，它的缺点也较为明显，就是接线复杂。
方案二：独立按键电路，独立按键的优势在于每个IO只接一个按键，从而实现每个IO口的独立工作、互不干扰。并且该电路设计相对简单，编程较为容易。
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