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1、佳木斯大学毕业论文基于单片机的空气质量检测系统 学 院 信息电子技术 专 业 通信工程 班 级 12级1班 学 籍 号 12109940619 姓 名 潘琦 指导教师 田静佳 木 斯 大 学2016年6月10日佳木斯大学学士学位论文摘要随着工业发展，国民经济日益增长，人民生活指数也在不断提高。但是给环境却带来不可逆的影响，因为空气质量的恶化，使人类引起一系列呼吸道病症，危害身心健康。国家政府出台政策，一方面从源头控制污染源，一方面增加空气质量监控。各大中城市也将PM2.5作为天气预报一项重要指标，时时提醒市民关注环境。本设计就是基于51系列单片机的PM2.5监控预警系统，对环境里的PM2.5浓
2、度进行实时监控，预警。本设计以STC89C52单片机为控制核心，用夏普GP2Y1010AU0F传感器实时采集空气中粉尘情况，然后由ADC0832模数转化芯片，将从粉尘传感器采集到的模拟信号转化成数字信号，然后传给单片机进行精确换算，在LCD1602液晶屏显示当前空气粉尘浓度和显示预置报警阈值，按键可以设置系统粉尘报警阈值，蜂鸣器报警模块可在环境PM2.5浓度超过设置值时进行报警。本系统电路稳定性高、抗干扰能力强，处理速度快，功耗低，操作简便，实时精准显示，实时反馈环境因素。关键字：PM2.5；单片机；粉尘浓度；GP2Y1010AU0F；报警Abstract With the industria
3、l development of the national economy growing, people living index is also rising. But the environment has brought irreversible impact because of the deterioration in air quality, weather haze phenomenon increased hazard phenomenon worse. National government policies, on the one hand to control poll
4、ution from the source, on the one hand increase the air quality monitoring. PM2.5 major cities will also be an important indicator as the weather forecast, remind the public concern for the environment. This design is based on the 51 computers PM2.5 monitoring system on the environment in the PM2.5
5、concentration time monitoring, early warning. This design STC89C52RC microcontroller to control the core, Sharp GP2Y1010AU0F sensor to collect dust in the air situation, LCD1602 display shows the current air concentration of dust and display the preset alarm threshold size, the keys can set the syst
6、em dust alarm threshold, the buzzer alarm module can alarm when the ambient PM2.5 concentration exceeds the set value. System works: collected by the sensor in the air PM2.5 PM2.5 concentration, and then converted to a digital signal through ADC0832 for STC89C52RC microcontroller reads, after the sy
7、stem conversion, real-time display of the current PM2.5 concentration, and then set value, if less than the set value, the system remains; if it exceeds the set value, the system will alarm to alert the PM2.5 concentration exceeded. The system circuit is simple, stable, highly integrated, easy to de
8、bug, high precision, has some practical value.Key words：Alarm; Dust concentration; GP2Y1010AU0F; PM2.5ii佳木斯大学信息电子技术学院佳木斯大学学士学位论文13佳木斯大学信息电子技术学院佳木斯大学学士学位论文目录摘要iAbstractii第1章 绪论11.1 课题研究背景11.2 课题研究的目的和意义21.3 课题的主要内容2第2章 设计方案论证42.1 题目解析42.2 方案论证与设计42.2.1 控制部分的方案选择42.2.2 显示部分的方案选择52.2.3 传感器模块的方案选择52.2.4
9、 模数转化模块的方案选择52.3 系统方案论证6第3章 硬件电路设计73.1 单片机最小系统73.2 ADC0832模数转化模块93.3 液晶屏显示模块103.4 夏普PM2.5传感器123.5 蜂鸣器143.6 按键电路143.7 污染级别提醒电路和程序下载电路143.8 总体原理图15第4章 软件部分设计174.1 系统流程设计174.2 ADC0832模数转化部分设计18第5章 仿真部分205.1 PWM驱动205.2 Keil的应用205.3 Protel 99se的应用225.4 Proteus的应用23结论25致谢26参考文献27附录1 系统原理图29附录2 元器件清单30附录3
10、程序清单31附录4 外文参考资料翻译（原文、译文）3748佳木斯大学信息电子技术学院第1章 绪论1.1 课题研究背景21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步的同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。随着我国经济的发展，人民的生活质量的提高，人们对环境的问题及健康的问题日益重视，空气的状况也越来越受到关注。空气质量的好坏反映了空气污染的程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的，来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一。空气质量检测种类包括装修污染
11、，作业现场所有有害物质检测，食堂油烟检测，锅炉大气和工业窑炉检测及工厂排放的工业废弃检测等。目前在工业生产当中排放好多的有害工业气体，这些气体对环境的污染是越来越严重，而这些气体的泄露也严重的威胁到了许多操作人员的生命。因此设计一种能够有效的检测到当地的环境污染的实时数据，也可以有效的遏制这些有害气体泄露的事故的发生。因为空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害现象加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。雾霾主要由PM2.51、PM10、PM0.1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成。在空气动力学和环境气象学中，颗粒物是按直径大小来分类的，粒径小于100
12、微米的称为TSP(TotalSuspendedParticle)2，即总悬浮物颗粒；粒径小于10微米的称为PM10(PM为ParticulateMatter缩写)，即可吸入颗粒物；粒径小于2.5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物，它的直径仅相当于人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大。世界卫生组织发布的报告显示，无论是发达国家还是发展中国家，目前大多数城市和农村人口均遭受到颗粒物对健康的影响。因此，对PM2.5的监测与治理便显
13、得越来越重要。1.2 课题研究的目的和意义众所周知，在日益发展的21世纪，人们对于环境的要求越来越高。不论在国内还是国外，都需要极佳的环境来提高生活指数。比如在国内，导致环境因素急剧下降的有以下几点：大气污染问题、水环境污染问题、垃圾处理问题、水土流失问题等严重问题。但大气污染问题迫在眉睫，由于我国目前还处于粗放型经济模式，多地为了追求经济效益，不顾对环境造成的严重影响，直接往空气中排放，使得国内出现严重雾霭天气。这不仅给人们带来心理上严重影响，而且对人体也带来严重的病痛影响。在大气污染中，表现最为突出的而且被提上日程的就是PM2.5。研究表明，PM2.5日平均浓度增加，会导致人类出现各种无法
14、想象的严重后果。首先，表现最明显就是医院的呼吸道门诊量增长迅速3，导致医疗资源跟不上增长速度，严重的还会引起纠纷。其次，上班一族，会在长期的雾霭中工作，心理会由于过度的压抑，导致患上抑郁症等精神疾病，一系列不可控疾病随即而来，严重到可能导致社会动荡。随着国内经济的迅猛发展，工业化4水平的越来越高，小康水平的基本普及，人们也日益追求高质量生活。自然，对于环境的要求也是有着苛刻的要求。在现今，人们使用的监控设备精度越来越高，空气里PM2.5浓度受到了实时关注,在各种严重后果面前，人们都希望有一个干净、舒适的环境供大家生存。所以也都纷纷加入到保护环境的队伍中来，一方面发挥监督作用，从源头控制污染源，
15、另一方面实时监控环境因素，做到合理安排日程。同时也有更多的人加入到植物造林中来，亲自动手参与环境建设，美化环境,创造出一个赖以生存的环境。1.3 课题的主要内容本课题是基于单片机所设计的空气质量检测系统,由STC89C52单片机最小系统、GP2Y1010AU粉尘传感器、ADC0832模数转换器模块、LCD1602液晶模块、蜂鸣器报警模块和按键等模块组成，主要的设计内容如下： (1)使用GP2Y1010AU传感器对粉尘颗粒的采集； (2)使用ADC0832作为采集样品的模拟量转化为数据量； (3)采用STC89C52单片机作为控制核心，计算其颗粒物浓度； (4)LCD1602作为显示屏显示所有测量值。通过按键设置报警值，作为检测量最高值，当测量值高于报警值，蜂鸣器报警。基于单片机的空气质量检测系统既可以在工业生产实时检测到工业目标气体的浓度，也还可以完成数据的采集、分析、显示、存储、报警等任务，其具有操作简便，检测快速和便携性强的特点，适用于
