基于空气质量PM2.5检测仪系统设计

李政均 张 琪 王晓慧 王颖 大连理工大学城市学院

引言：粉尘又称可吸入颗粒物，它的直径为10um可轻易进入呼吸道。粉尘长时间进入人体的呼吸系统，会危及人的身体健康。因此，空气质量检测仪是现代生活中不可或缺的必备品。

1 总体方案设计

单片机实时通过ADC0832模数转换芯片测量GP2Y1010AU粉尘传感器中的粉尘的浓度，通过单片机的数据处理后在LCD1602上显示空气中的粉尘密度，当空气中测量的粉尘浓度大于设置的粉尘浓度时，蜂鸣器报警模块发出声光报警。粉尘的浓度报警值可以通过按键模块进行设置。系统的总体结构框图如图1所示：

图1 总体结构框图

2 硬件实现及单元电路设计

2.1 主控及显示模块设计

主控制系统由单片机最小系统和电源电路组成。

显示模块采用LCD1602液晶显示器可以在低功耗、低电压的环境下工作，使显示界面更加简洁、赏心悦目。液晶的命令操作脚是RS、RW、EN接在单片机的P3^5、P3^6、P3^7脚。数据引脚D0～D7分别接单片机的P1口上。

图2 电源接口电路

2.2 按键及报警模块的设计

本设计中空气质量检测系统的空间粉尘参数可以通过按键进行设置。一个为参数加键，一个为参数减键。

声光报警电路通过NPN型S8550三极管驱动，当单片机的P1^3口输出低电平时，三极管的发射极正偏，集电极反偏，三极管饱和，此时发光二极管和蜂鸣器发出声光报警，当单片机的P1^3口输出高电平时，三极管截止，声光报警停止工作。

2.3 粉尘模块电路设计

夏普光学灰尘传感器（GP2Y1010AU0F）可以检测非常细的颗粒，如粉笔灰尘。常用于空气净化器系统。传感器的第一引脚接了一个150欧姆的电阻和220uF的电解电容1。第二引脚接到单片机的外部中断0口“P3^2”，第五引脚接在模数转换器ADC0832的通道1上，主要输出粉尘浓度的输出量。

3 系统软件设计

主程序主要分为3个子程序，分别是液晶屏显示程序、PM2.5处理程序和按键设定报警温度程序。温度信号处理程序：对温度芯片送达的数据进行处理，进行判断和显示。数码管显示程序：向数码管的显示送达数字，控制系统的显示部分。按键设定程序：可以设定低温和高温报警，其精确至0.1度。

图3 DS18B20温度流程图

4 小结

空气质量检测仪系统采用了单片机对空气中的尘埃、香烟、油烟等质量检测。可以精确地检测出空气中有害物质的程度，并在液晶屏上进行显示，对人们进行提醒。具有极大的市场需求。