基于空氣質量PM2.5檢測儀系統設計

李政均 張 琪 王曉慧 王穎 大連理工大學城市學院

引言：粉塵又稱可吸入顆粒物，它的直徑為10um可輕易進入呼吸道。粉塵長時間進入人體的呼吸系統，會危及人的身體健康。因此，空氣質量檢測儀是現代生活中不可或缺的必備品。

1 總體方案設計

單片機實時通過ADC0832模數轉換芯片測量GP2Y1010AU粉塵傳感器中的粉塵的濃度，通過單片機的數據處理后在LCD1602上顯示空氣中的粉塵密度，當空氣中測量的粉塵濃度大于設置的粉塵濃度時，蜂鳴器報警模塊發出聲光報警。粉塵的濃度報警值可以通過按鍵模塊進行設置。系統的總體結構框圖如圖1所示：

圖1 總體結構框圖

2 硬件實現及單元電路設計

2.1 主控及顯示模塊設計

主控制系統由單片機最小系統和電源電路組成。

顯示模塊采用LCD1602液晶顯示器可以在低功耗、低電壓的環境下工作，使顯示界面更加簡潔、賞心悅目。液晶的命令操作腳是RS、RW、EN接在單片機的P3^5、P3^6、P3^7腳。數據引腳D0～D7分別接單片機的P1口上。

圖2 電源接口電路

2.2 按鍵及報警模塊的設計

本設計中空氣質量檢測系統的空間粉塵參數可以通過按鍵進行設置。一個為參數加鍵，一個為參數減鍵。

聲光報警電路通過NPN型S8550三極管驅動，當單片機的P1^3口輸出低電平時，三極管的發射極正偏，集電極反偏，三極管飽和，此時發光二極管和蜂鳴器發出聲光報警，當單片機的P1^3口輸出高電平時，三極管截止，聲光報警停止工作。

2.3 粉塵模塊電路設計

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

3 系統軟件設計

主程序主要分為3個子程序，分別是液晶屏顯示程序、PM2.5處理程序和按鍵設定報警溫度程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送達的數據進行處理，進行判斷和顯示。數碼管顯示程序：向數碼管的顯示送達數字，控制系統的顯示部分。按鍵設定程序：可以設定低溫和高溫報警，其精確至0.1度。

圖3 DS18B20溫度流程圖

4 小結

空氣質量檢測儀系統采用了單片機對空氣中的塵埃、香煙、油煙等質量檢測。可以精確地檢測出空氣中有害物質的程度，并在液晶屏上進行顯示，對人們進行提醒。具有極大的市場需求。