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基于单片机的PM25空气质量检测系统设计通信工程.doc
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基于单片机的PM25空气质量检测系统设计通信工程.doc
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基于单片机的空气质量检测系统设计
专业:通信工程
班级:2013 级 1 班
姓名:王世达
目 录
引 言 ..........................................................................................................................................................4
1 概述 ..........................................................................................................................................................6
1.1 系统组成 ..........................................................................................................................................6
1.2 硬件设计 ..........................................................................................................................................6
1.3 软件设计 ..........................................................................................................................................7
2 电路设计 ..................................................................................................................................................8
2.1 原理图 ..............................................................................................................................................8
2.2 单片机及外围电路设计 ..................................................................................................................8
2.3 传感器电路设计 ............................................................................................................................16
2.4 A/D 模数转换电路 .........................................................................................................................18
2.5 LCD 显示电路 .................................................................................................................................20
2.6 LED 显示电路 .................................................................................................................................22
2.7 报警模块 ........................................................................................................................................23
3 程序设计 ................................................................................................................................................24
3.1 主程序设计 ....................................................................................................................................24
3.2 按键部分 ........................................................................................................................................24
3.3 显示部分 ........................................................................................................................................24
3.4 A/D 转换部分 .................................................................................................................................27
4 应用软件介绍 ........................................................................................................................................30
4.1 keil 的应用 .....................................................................................................................................30
4.2 protel99se 的应用...........................................................................................................................31
4.3 Proteus 的应用 ...............................................................................................................................33
5 设计的应用 ............................................................................................................................................34
5.1 主要用途 ........................................................................................................................................34
5.2 应用场景 ........................................................................................................................................34
6 结果与分析 ............................................................................................................................................35
总 结 ........................................................................................................................................................36
致 谢 ........................................................................................................................................................37
参考文献 ....................................................................................................................................................38
附录 1 原理图 ...........................................................................................................................................39
附录 2 程序源代码 ...................................................................................................................................40
摘 要
随着现代科技的高度发展,工业生产力正在不断提高,而由此带来的负
面影响也尤为显著,那就是环境的污染,它严重危害着人类的健康和生活。
雾霾,为大气污染之一,一直以来广受人们关注。现在有越来越多的地区和
国家开始高度重视雾霾天气,并将其视为一种灾害性天气。其实,很早以前
就报道过一些雾霾灾害的重大事件,在这几次事件当中,不仅危害到人们的
健康,甚至还剥夺了很多人的生命,比如 1952 年伦敦杀人雾事件和 2013 年
北京雾霾事件。PM2.5,指环境中直径小于 2.5μm 的颗粒物,是雾霾的主要
成分之一,由于其粒径小,活性强,易附有毒、有害物质,因而对人体健康
威胁很大。因此,对 PM2.5 的测量显得越来越重要。本文将空气中 PM2.5 的
浓度作为评定空气质量的依据。本设计的控制核心采用的是非常实用的 51 系
列单片机 AT89C52,配合粉尘浓度采集装置和显示设备,共同完成数据的采
集,处理及显示。并会根据设置好的报警值报警提示,并且用不同颜色的指
示灯显示空气质量。本文详细介绍了各个单元的电路设计过程及各功能的实
现方法,该系统有良好的人机交互界面,有较高的测量精度,不仅简单实用
而且便于携带。相信,它的价值一定会得到体现。
关键词:
雾霾;大气污染;PM2.5;单片机;AT89C52;空气质量
ABSTRACT
With the highly development of modern science and technology, industrial productivity is
increasing, and the resulting negative impact is particularly significant, that is the environment
pollution, which cause serious damage to the human health and life.Fog haze, as one of the
atmospheric pollution, has been widely attention by people.Now there are more and more
regions and countries begin to attach great importance to the fog weather, and regard it as a kind
of severe weather.Actually, long ago reported some fog disaster events, in this case, not only
harm people's health, even deprive the lives of many people, such as killing 1952 London fog
and smog in Beijing in 2013 events.PM2.5 refers to environment particles less than 2.5 microns
in diameter, is one of the major components of fog, because of its small size, activity is strong,
easy to attach poisonous and harmful substances, thus a big threat to human health.So, for the
measurement of PM2.5 is more and more important.This article will air concentrations of PM2.5
as a basis for the evaluation of air quality.Used the control core of this design is very practical to
51 series microcontroller AT89C52, cooperate with the dust concentration acquisition and
display devices, common to complete data collection, processing and display.And according to
set good alarm value alarm prompt, and use different color indicator shows that the air
quality.Each unit circuit are introduced in detail in this paper the design process and method of
realization of each function, the system has good man-machine interface, have higher
measurement accuracy, not only simple and practical and easy to carry.Believe that its value will
be reflected.
Keywords:
Haze; Atmospheric pollution; PM2.5; Single chip microcomputer; AT89C52;Air quality
引 言
现在,老百姓的生活越来越好,衣食住行和几十年前早已不可同日而语。
当然,这些都得益于科技的飞速发展和生产力的不断提高。但与此同时也伴
随着一些负面影响。比如,现在老百姓都十分关注的雾霾问题。通过调查发
现,现在不管是发展中国家还是发达国家,不管是城市还是农村,都或多或
少遭受到雾霾的侵害。而雾霾中所包含的有害物质严重影响着人们的健康,
甚至威胁到人们的生命。据不完全统计,那些雾霾污染严重的城市比那些相
对清洁的城市的死亡率高出将近 20%之多。而本设计中检测的 PM2.5,它的
影响也随着医学技术的发展暴露出其相当恐怖的一面
[1]
。根据一些气象学和医
学方面的专家推测,PM2.5 中所包含的颗粒状污染物对人类健康的影响甚至
超过了可怕的沙尘暴。由于人类的生理结构原因,人的身体不能够过滤和阻
拦 PM2.5 中的有害物质。人的鼻子只能挡住部分粒径在 10μm 以上的颗粒物
质,而那些粒径在 2.5μm~10μm 之间的颗粒物虽然可以进入到人的上呼吸道,
但是会被呼吸系统内部的绒毛阻挡,有些会通过痰液排出,所以不会对健康
造成太大的伤害。但是小于 2.5μm 的颗粒物,由于不能有效的阻挡,会有相
当一部分通过呼吸进入支气管,进入肺部,造成呼吸道感染,肺部的气体交
换也会受到干扰。这样就有可能使人呼吸困难引发哮喘和慢性支气管炎等疾
病,甚至会间接导致心律不齐等心血管方面的问题
[2]
。因此,必须高度重视对
PM2.5 的检测,治理以及防范。本设计就是为了达到检测这一目的。只有准
确的检测 PM2.5,才能有效的治理和防范。
根据 PM2.5 检测网的空气质量新标准,24 小时平均值标准值分布如表 1:
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老帽爬新坡
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