基于单片机的粉尘检测仪设计和制作

摘要：

近几十年来，工业化的快速开展带动了中国城市化的快速开展。但是，跟着工业化的推动和轿车驾驶、家庭装饰等高品质生活享用的普及，空气质量的快速下降已成为困扰国民健康的严重问题。影响室内空气质量的主要因素是粉尘和TVOC。目前，用于粉尘同时检测的空气质量监测体系大多针对工业生产。因为高精度工业生产对空气中粉尘杂质的相对含量要求严格，往往成本高、体积大、耗电量大，不能满足当时家庭空气质量检测的要求。

关键词：

单片机;粉尘检测;设计制作

中图分类号：

TP368.1;X831

文献标识码：

A

文章编号：

1672-9129（2020）15-0097-02

1引言

在工业生产过程中，一种能长时间悬浮在大气中的固体颗粒称为粉尘。大多数工厂在生产过程中会产生一种细粉尘，也称为可吸入颗粒物。它可以长时间漂浮在人类呼吸的空气中。当人们生活在高粉尘环境中时，这些粉尘会进入人体的呼吸道和肺部，跟着人体的代谢不易被排出体外，长时间滞留在人体内对人体的生理功能有害。在工业生产中，粉尘浓度过高会导致粉尘爆炸，危及工人生命安全。便携式粉尘检测仪的普及，粉尘浓度超标的及时检测和处理，有用保障了工人的安全和健康。本课题的研究对象是更适合公众运用的便携式空气质量报警器。它具有携带便利、成本低、丈量精确、快速等特点。

近年来，跟着国内电子信息技能的飞速发展和这一范畴的研究，国内其他厂商纷纷引进和研制粉尘浓度传感器。国产传感器的丈量原理与国外根本相同。它们大多是根据光散射法。但是，因为国内技能的缺少，传感器的质量和性能比国外稍差。

2总体设计

粉尘探测器的控制器为AT89C51。单片机与dsm501型粉尘传感器组成数字数据收集系统，完成数据收集、转换和显示。可实现以下功用：随时设定报警阈值;实时、快速检测空气中可吸入肺颗粒物浓度，即PM2.5浓度;当PM2.5浓度超过报警阈值时，宣布声光报警。

3硬件设计

3.1电路。因为dsm501的输出信号可与AT89C51单片机兼容，其2、4路输出引脚直接与单片机的P1.2、P1.0引脚相连，SPI功用由软件实现。P1.3和P1.4模仿两个SPI串行接口驱动LCD。An1-an3为设置键，用于设置报警阈值。

3.2粉尘传感器。选用韩国正和科技的专利产品Dsm501作为粉尘传感器。选用颗粒计数原理，可检测直径大于1μM的颗粒，内置加热器可自动吸入待测空气。具有体积小、重量轻、安装使用方便等特色。

Dsm501选用PWM输出。当有颗粒物时，输出约0.7V低电平;当被测空气洁净时，输出约4.5V。

Dsm501粉尘传感器共有5个引脚。其中3脚和5脚分别为电源和接地，作业电压范围为DC5.0V±0.5V;2脚为常用输出引脚，灵敏度已预置，最小粒子探测才能为1μm;1引脚为可调输出引脚，可通过控制4号引脚调理灵敏度，默以为2针的2.5倍，即最小粒子探测才能为2.5μm;4针与GND之间添加一个电阻，将引脚的最小粒子检测电平调整为1，未衔接电阻时默许灵敏度为2.5μm;衔接100kΩ电阻时，默许灵敏度为2.5μm;接27KΩ电阻时为1μm。

3.3液晶显示器。液晶显现器选用南京国贤电子公司的pdc401。它是一个带小数点的4位数字液晶显现器。工作电压为4.5v-5.5v，正显现数字高度为14.0mm。1针为电源地VSS，2针为串行移位脉冲CLK，3针为串行數据输入Di，4针为电源正VDD。

4软件设计

除尘器软件体系包含初始化程序、数据收集程序和显现程序。初始化程序包含AT89C51和dsm501的初始化，然后等待中断。中断程序包含数据收集、处理和显现。数据收集选用数字滤波办法，接连采样30次，除掉5个最大值和5个最小值，计算剩余20个采样成果的平均值，作为成果数据，然后根据特征曲线转换为颗粒浓度。显现软件将此成果转换成十进制，并发送给pdc401进行显现。

结论：本文规划的粉尘探测器首要用于家庭室内外环境中粉尘含量的测定。其特点是：价格低廉，体积小，携带方便;电路简略;丈量成果显示清晰，报警阈值直接设定。完成了根据单片机的空气质量报警器的规划，包括早期电路的概念和规划、中心阶段实践电路的焊接和体系程序的编制。在后期，通过体系测试对电路体系进行调整，可以达到预期的效果。该设备略显简略，首要表达便携的概念。在实践运转中发现，选用单一传感器收集信号有局限性，容易遭到特殊情况的干扰，造成丈量误差;体系中的报警呼应电路并没有从本质上改进丈量范围内的空气质量，因而，有必要继续研讨空气净化作业。因而，该制度还有许多地方有待完善。相信改进后的体系对今后空气质量检测的遍及具有良好的发展前景。

参考文献：

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[5]吉雨，居吉乔.基于太阳能的PM2.5测试仪设计[J].电子制作，2016.

作者简介：郭斌，性别：男，民族：汉族，出生年月：2000.03，学历：本科，研究方向：电子信息工程，职称：学生，户籍：甘肃清水。