基于空氣質(zhì)量PM2.5檢測(cè)儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李政均 張 琪 王曉慧 王穎 大連理工大學(xué)城市學(xué)院

引言：粉塵又稱(chēng)可吸入顆粒物，它的直徑為10um可輕易進(jìn)入呼吸道。粉塵長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)入人體的呼吸系統(tǒng)，會(huì)危及人的身體健康。因此，空氣質(zhì)量檢測(cè)儀是現(xiàn)代生活中不可或缺的必備品。

1 總體方案設(shè)計(jì)

單片機(jī)實(shí)時(shí)通過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片測(cè)量GP2Y1010AU粉塵傳感器中的粉塵的濃度，通過(guò)單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理后在LCD1602上顯示空氣中的粉塵密度，當(dāng)空氣中測(cè)量的粉塵濃度大于設(shè)置的粉塵濃度時(shí)，蜂鳴器報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警。粉塵的濃度報(bào)警值可以通過(guò)按鍵模塊進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1 總體結(jié)構(gòu)框圖

2 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)

2.1 主控及顯示模塊設(shè)計(jì)

主控制系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)和電源電路組成。

顯示模塊采用LCD1602液晶顯示器可以在低功耗、低電壓的環(huán)境下工作，使顯示界面更加簡(jiǎn)潔、賞心悅目。液晶的命令操作腳是RS、RW、EN接在單片機(jī)的P3^5、P3^6、P3^7腳。數(shù)據(jù)引腳D0～D7分別接單片機(jī)的P1口上。

圖2 電源接口電路

2.2 按鍵及報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的空間粉塵參數(shù)可以通過(guò)按鍵進(jìn)行設(shè)置。一個(gè)為參數(shù)加鍵，一個(gè)為參數(shù)減鍵。

聲光報(bào)警電路通過(guò)NPN型S8550三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)單片機(jī)的P1^3口輸出低電平時(shí)，三極管的發(fā)射極正偏，集電極反偏，三極管飽和，此時(shí)發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)的P1^3口輸出高電平時(shí)，三極管截止，聲光報(bào)警停止工作。

2.3 粉塵模塊電路設(shè)計(jì)

夏普光學(xué)灰塵傳感器（GP2Y1010AU0F）可以檢測(cè)非常細(xì)的顆粒，如粉筆灰塵。常用于空氣凈化器系統(tǒng)。傳感器的第一引腳接了一個(gè)150歐姆的電阻和220uF的電解電容1。第二引腳接到單片機(jī)的外部中斷0口“P3^2”，第五引腳接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832的通道1上，主要輸出粉塵濃度的輸出量。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序主要分為3個(gè)子程序，分別是液晶屏顯示程序、PM2.5處理程序和按鍵設(shè)定報(bào)警溫度程序。溫度信號(hào)處理程序：對(duì)溫度芯片送達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼管的顯示送達(dá)數(shù)字，控制系統(tǒng)的顯示部分。按鍵設(shè)定程序：可以設(shè)定低溫和高溫報(bào)警，其精確至0.1度。

圖3 DS18B20溫度流程圖

4 小結(jié)

空氣質(zhì)量檢測(cè)儀系統(tǒng)采用了單片機(jī)對(duì)空氣中的塵埃、香煙、油煙等質(zhì)量檢測(cè)。可以精確地檢測(cè)出空氣中有害物質(zhì)的程度，并在液晶屏上進(jìn)行顯示，對(duì)人們進(jìn)行提醒。具有極大的市場(chǎng)需求。