基于單片機的粉塵檢測儀設計和制作

摘要：

近幾十年來，工業化的快速開展帶動了中國城市化的快速開展。但是，跟著工業化的推動和轎車駕駛、家庭裝飾等高品質生活享用的普及，空氣質量的快速下降已成為困擾國民健康的嚴重問題。影響室內空氣質量的主要因素是粉塵和TVOC。目前，用于粉塵同時檢測的空氣質量監測體系大多針對工業生產。因為高精度工業生產對空氣中粉塵雜質的相對含量要求嚴格，往往成本高、體積大、耗電量大，不能滿足當時家庭空氣質量檢測的要求。

關鍵詞：

單片機;粉塵檢測;設計制作

中圖分類號：

TP368.1;X831

文獻標識碼：

A

文章編號：

1672-9129（2020）15-0097-02

1引言

在工業生產過程中，一種能長時間懸浮在大氣中的固體顆粒稱為粉塵。大多數工廠在生產過程中會產生一種細粉塵，也稱為可吸入顆粒物。它可以長時間漂浮在人類呼吸的空氣中。當人們生活在高粉塵環境中時，這些粉塵會進入人體的呼吸道和肺部，跟著人體的代謝不易被排出體外，長時間滯留在人體內對人體的生理功能有害。在工業生產中，粉塵濃度過高會導致粉塵爆炸，危及工人生命安全。便攜式粉塵檢測儀的普及，粉塵濃度超標的及時檢測和處理，有用保障了工人的安全和健康。本課題的研究對象是更適合公眾運用的便攜式空氣質量報警器。它具有攜帶便利、成本低、丈量精確、快速等特點。

近年來，跟著國內電子信息技能的飛速發展和這一范疇的研究，國內其他廠商紛紛引進和研制粉塵濃度傳感器。國產傳感器的丈量原理與國外根本相同。它們大多是根據光散射法。但是，因為國內技能的缺少，傳感器的質量和性能比國外稍差。

2總體設計

粉塵探測器的控制器為AT89C51。單片機與dsm501型粉塵傳感器組成數字數據收集系統，完成數據收集、轉換和顯示。可實現以下功用：隨時設定報警閾值;實時、快速檢測空氣中可吸入肺顆粒物濃度，即PM2.5濃度;當PM2.5濃度超過報警閾值時，宣布聲光報警。

3硬件設計

3.1電路。因為dsm501的輸出信號可與AT89C51單片機兼容，其2、4路輸出引腳直接與單片機的P1.2、P1.0引腳相連，SPI功用由軟件實現。P1.3和P1.4模仿兩個SPI串行接口驅動LCD。An1-an3為設置鍵，用于設置報警閾值。

3.2粉塵傳感器。選用韓國正和科技的專利產品Dsm501作為粉塵傳感器。選用顆粒計數原理，可檢測直徑大于1μM的顆粒，內置加熱器可自動吸入待測空氣。具有體積小、重量輕、安裝使用方便等特色。

Dsm501選用PWM輸出。當有顆粒物時，輸出約0.7V低電平;當被測空氣潔凈時，輸出約4.5V。

Dsm501粉塵傳感器共有5個引腳。其中3腳和5腳分別為電源和接地，作業電壓范圍為DC5.0V±0.5V;2腳為常用輸出引腳，靈敏度已預置，最小粒子探測才能為1μm;1引腳為可調輸出引腳，可通過控制4號引腳調理靈敏度，默以為2針的2.5倍，即最小粒子探測才能為2.5μm;4針與GND之間添加一個電阻，將引腳的最小粒子檢測電平調整為1，未銜接電阻時默許靈敏度為2.5μm;銜接100kΩ電阻時，默許靈敏度為2.5μm;接27KΩ電阻時為1μm。

3.3液晶顯示器。液晶顯現器選用南京國賢電子公司的pdc401。它是一個帶小數點的4位數字液晶顯現器。工作電壓為4.5v-5.5v，正顯現數字高度為14.0mm。1針為電源地VSS，2針為串行移位脈沖CLK，3針為串行數據輸入Di，4針為電源正VDD。

4軟件設計

除塵器軟件體系包含初始化程序、數據收集程序和顯現程序。初始化程序包含AT89C51和dsm501的初始化，然后等待中斷。中斷程序包含數據收集、處理和顯現。數據收集選用數字濾波辦法，接連采樣30次，除掉5個最大值和5個最小值，計算剩余20個采樣成果的平均值，作為成果數據，然后根據特征曲線轉換為顆粒濃度。顯現軟件將此成果轉換成十進制，并發送給pdc401進行顯現。

結論：本文規劃的粉塵探測器首要用于家庭室內外環境中粉塵含量的測定。其特點是：價格低廉，體積小，攜帶方便;電路簡略;丈量成果顯示清晰，報警閾值直接設定。完成了根據單片機的空氣質量報警器的規劃，包括早期電路的概念和規劃、中心階段實踐電路的焊接和體系程序的編制。在后期，通過體系測試對電路體系進行調整，可以達到預期的效果。該設備略顯簡略，首要表達便攜的概念。在實踐運轉中發現，選用單一傳感器收集信號有局限性，容易遭到特殊情況的干擾，造成丈量誤差;體系中的報警呼應電路并沒有從本質上改進丈量范圍內的空氣質量，因而，有必要繼續研討空氣凈化作業。因而，該制度還有許多地方有待完善。相信改進后的體系對今后空氣質量檢測的遍及具有良好的發展前景。

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作者簡介：郭斌，性別：男，民族：漢族，出生年月：2000.03，學歷：本科，研究方向：電子信息工程，職稱：學生，戶籍：甘肅清水。