基于单片机的空气质量检测仪设计
基于单片机空气质量检测仪设计毕业设计
基于单片机空气质量检测仪设计毕业设计
目录
前 言 ................................................. 1 第 1 章 本课题的主要研究容、方法及总体设计 ............. 3
§1.1 课题设计的容 ................................... 3 §1.2 课题设计的方法 .................................. 3 第 2 章 空气质量检测仪的硬件设计 ........................ 5 §2.1 空气质量检测仪系统简介 ...................... .
§3.1 系统软件设计思路 .............................. 27 §3.1.1 编程语言的选择 ............................. 27 §3.1.2 软件功能需求 ............................... 27
.参考资料.
. .. . .参考资料.
§2.1.1 系统硬件结构及原理 .......................... 5 §2.2 STC90C51 单片机简介 ............................. 5
§2.2.1STC90C51 主要性能参数： ...................... 6 §2.2.2 时钟电路模块 ................................ 7 §2.2.3 复位电路模块 ................................ 7 §2.3 传感器的选用 .................................... 8 §2.3.1 气体传感器 .................................. 8 §2.3.2 温湿度传感器 ............................... 10 §2.4 模数转换电路设计 ............................... 16 §2.5 声光报警电路设计 ............................... 18 §2.6 液晶显示电路设计 ............................... 18 §2.6.1LCD1602 的基本参数及引脚功能 ................ 19 §2.6.2LCD1602 的指令说明及时序 .................... 20 §2.6.31602LCD 的 RAM 地址映射及标准字库表 .......... 23 §2.6.4LCD1602 的一般初始化过程 .................... 24 §2.7 按键电路设计 ................................... 25 §2.8 电路电源设计 ................................... 25 §2.9 本章小结 ....................................... 26 第 3 章 空气质量检测仪的软件设计 ....................... 27
基于单片机的空气质量检测系统
佳木斯大学毕业论文基于单片机的空气质量检测系统学院信息电子技术专业通信工程班级12级1班学籍号12109940619姓名潘琦指导教师田静佳木斯大学2016年6月10日摘要随着工业发展,国民经济日益增长，人民生活指数也在不断提高。
但是给环境却带来不可逆的影响，因为空气质量的恶化，使人类引起一系列呼吸道病症，危害身心健康。
国家政府出台政策，一方面从源头控制污染源,一方面增加空气质量监控。
各大中城市也将PM2.5作为天气预报一项重要指标，时时提醒市民关注环境.本设计就是基于51系列单片机的PM2.5监控预警系统,对环境里的PM2。
5浓度进行实时监控，预警。
本设计以STC89C52单片机为控制核心，用夏普GP2Y1010AU0F传感器实时采集空气中粉尘情况，然后由ADC0832模数转化芯片,将从粉尘传感器采集到的模拟信号转化成数字信号，然后传给单片机进行精确换算，在LCD1602液晶屏显示当前空气粉尘浓度和显示预置报警阈值，按键可以设置系统粉尘报警阈值，蜂鸣器报警模块可在环境PM2。
5浓度超过设置值时进行报警。
本系统电路稳定性高、抗干扰能力强，处理速度快,功耗低，操作简便,实时精准显示，实时反馈环境因素.关键字:PM2.5;单片机；粉尘浓度；GP2Y1010AU0F；报警AbstractWith the industrial development of the national economy growing，people living index is also rising。
But the environment has brought irreversible impact because of the deterioration in air quality, weather haze phenomenon increased hazard phenomenon worse。
National government policies，on the one hand to control pollution from the source，on the one hand increase the air quality monitoring。
基于单片机控制的空气质量检测系统的设计
《基于单片机控制的空气质量检测系统的设计》在当今社会，空气质量问题日益受到人们的关注。
随着工业化进程的加速和城市化的不断发展，空气污染给人们的健康和生活带来了诸多负面影响。
开发一种能够实时监测空气质量并及时反馈相关信息的系统具有重要的现实意义。
基于单片机控制的空气质量检测系统应运而生，它为人们提供了一种便捷、高效且准确的空气质量监测手段。
一、概述空气质量是衡量环境质量的重要指标之一，直接关系到人们的身体健康和生活舒适度。
传统的空气质量监测方法往往存在监测范围有限、成本较高、实时性较差等问题，难以满足人们对于全面、实时、准确监测空气质量的需求。
而基于单片机控制的空气质量检测系统则能够克服这些局限性，具有体积小、成本低、功耗低、易于实现等优点，能够广泛应用于室内环境、室外环境、工业生产等领域，为空气质量的监测和管理提供了有力的技术支持。
二、系统总体设计（一）系统功能需求分析本空气质量检测系统的主要功能包括：实时监测空气中的多种污染物浓度，如 PM2.5、PM10、甲醛、二氧化碳等；将监测到的空气质量数据通过显示屏进行显示；具备数据存储功能，以便对历史数据进行分析和查询；能够根据设定的阈值发出报警信号，提醒用户采取相应的措施；具有与外部设备通信的接口，如串口、蓝牙等，以便将数据传输到其他设备或进行远程监控。
（二）系统硬件架构设计1. 传感器模块传感器是空气质量检测系统的核心部件，用于采集空气中的污染物浓度数据。
本系统选用了多种传感器，包括 PM2.5 传感器、PM10 传感器、甲醛传感器、二氧化碳传感器等。
这些传感器具有体积小、精度高、响应速度快等特点，能够满足系统的检测要求。
2. 单片机控制模块单片机作为系统的核心控制器，负责对传感器采集到的数据进行处理、显示、存储和通信等操作。
选择一款性能稳定、资源丰富的单片机芯片，如 STM32 系列单片机，能够满足系统的功能需求。
3. 显示模块显示模块用于将监测到的空气质量数据实时显示给用户，以便用户了解当前的空气质量状况。
基于51单片机的PM2.5检测仪设计
基于51单片机的PM2.5检测仪设计摘要我国现代社会迅速发展，人们也提高了对生活的质量的要求，都想在健康、安逸的环境生活。
我国也正在加强生态文明建设，不断减少各种空气污染。
PM2.5这种污染物随着雾霾加重被人们数值，由于其颗粒极小，含有高浓度的有毒、有害物质并且具有长时间停留漂浮等特性。
尽管近年来雾霾已经大大减少，但对于PM2.5的监测依然不能掉以轻心。
本设计采用STC89C51单片机为控制器件，利用传感器监测大气中颗粒物含量，通过AD 转换器将传感器输出信号处理后传给单片机处理，最终LCD显示含量。
系统还可以通过按键进行设置上限值，当浓度超过设定值时将会触发报警。
结果表明，该PM2.5检测仪电路简单小巧、检测精度高，具有良好的稳定性，具备良好的实用意义。
关键词STC89C51单片机、空气质量传感器、LCD第1章引言1.1 设计背景步入二十一世纪，我们迎来了多姿多彩、进步迅猛的现代信息社会。
人类已经迈入信息社会、正分享着信息丰富迅捷的好处并不断勇于开拓继续向前发展，我们会发现无论是现在还是未来信息的获取、传输与利用将无处不在无时不有，而首要任务就是如何获取准确可靠的信息，其中可以广泛分布感知探测信息的传感器是帮助人们实时获取大量信息的主要途径。
传感技术发展已久，但毫无疑问进入二十一世纪以来，随着科学技术的快速更新迭代，经济实力和人们对美好生活的需求日益增长，再加上环境保护、生态文明、智慧城市等概念的火热，更加促进了传感技术的广泛应用。
工业商业农业军事，处处都有传感技术的身影。
不得不承认，尽管蓬勃强劲的工业发展为繁荣兴旺的现代物质文明提供了坚强的物质基础，但环境保护的不完善和缺位，使得工业发展产生的各种废物污染给我们的生活尤其是身体健康带来了严重的负面影响。
以大气污染为例，近十年来来人们最熟知的、关注度最高的莫过于雾霾。
从从未听说过这个词汇再到“谈霾色变”，最主要的原因还是因为这种类似于阴天的天气暗藏杀机——在看似平静的的空气里，弥漫着各种微小的有害颗粒物。
基于单片机的空气质量监测仪设计
基于单片机的空气质量监测仪设计
概述
本文档旨在介绍一种基于单片机的空气质量监测仪的设计方案。
该监测仪可以实时监测环境中的空气质量参数，并提供相应的数据
显示和报警功能。
设计方案
硬件设计
* 使用一个单片机作为主控芯片，例如Arduino或者Raspberry Pi。
* 将空气质量传感器连接到单片机，以测量环境中的各种空气
质量参数，如温度、湿度、PM2.5等。
* 将LCD显示屏与单片机连接，用于实时显示监测到的空气质量参数。
* 可选地，可以添加蜂鸣器或者LED灯作为报警装置，当某个空气质量参数超过预设阈值时，触发相应的报警信号。
软件设计
* 使用单片机的开发环境，如Arduino IDE或者树莓派的Python开发环境，编写相应的程序。
* 程序需要读取空气质量传感器的数据，并进行相应的处理和显示。
* 可以设置阈值，当空气质量参数超过预设阈值时，触发报警功能。
使用方法
使用基于单片机的空气质量监测仪非常简单：
1. 将监测仪插入电源，确保单片机和传感器正常工作。
2. 监测仪将自动开始监测环境中的空气质量参数。
3. 实时的空气质量数据将显示在LCD屏幕上。
4. 如果某个空气质量参数超过阈值，报警装置将触发相应的信号。
总结
基于单片机的空气质量监测仪设计方案简单实用，可以提供实时的空气质量监测和报警功能。
通过该监测仪，用户可以及时获得环境中的空气质量信息，从而采取相应的措施保护自身健康。
基于51单片机下的空气质量测试仪
《基于51单片机下的空气质量测试仪》的文献综述项目名称：基于51单片机下的空气质量测试仪项目负责人：杨宽（学号：16012311）项目参加者：白名章（学号：16012312）姚宇（学号：16012628）许珊（学号：16012306）项目指导老师：潘石（所属院系：电气工程学院）一．背景介绍工农业的快速发展使得人们物质生活水平得到前所未有的快速提高，但是随之而来的空气污染问题却愈加严重。
世界银行发布的报告表明，由空气污染导致的过早死亡人数，平均为每天1000人，也就是每年有35至40万的人面临着死亡。
近年来，随着一连串有关空气质量问题的事件的发生，人们对空气污染问题愈加地担忧，对创建绿色健康的生活环境的呼声也日益高涨。
中国环境监测总站2012年5月下发的《PM2.5自动监测仪器技术指标与要求（试行）》确定了三种PM2.5的自动监测方法，分别是β射线方法仪器加装动态加热系统，β射线方法仪器加动态加热系统联用光散射法，微量振荡天平方法仪器加膜动态测量系统。
这些方法固然准确，但是我们只能通过媒体查询获得关于较大范围内，比如整个城市内的空气质量指数，却不能实时地监测身边的尤其是室内的空气质量，从而不能及时注意到身边的空气质量变化，安全健康的生活环境便不能得到有效的保障。
所以，有必要设计一种便携式的用于室内空气质量监测的设备，通过检测设备显示的空气质量的级别高低使用户对室内空气质量有一个定性和定量的了解，为人们拥有一个舒适健康的生活环境提供保障。
二．国内外空气质量检测研究现状在空气质量监测方面，国外做的比较好的有：美国Interscan科技有限公司生产的4000型空气质量分析仪，英国PPM公司生产的PPM-400甲醛检测仪；国内的有：邯郸派瑞气体设备有限公司研制的“派瑞”系列空气健康表，江西南昌贝谷科技股份有限公司生产的“甲保御”牌室内环境污染标定仪等。
但是，目前国内的产品较之国外的产品在功能的完备度，检测精度以及用户体验等方面还有一定的差距，国外产品的功能比较完备，测量精度高，系统交互界面相对人性化，因此价格比较高。
基于单片机的室内空气质量检测系统设计毕业论文
华北科技学院毕业设计（论文）
基于单片机的室内空气质量检测系统设计
设计总说明
随着生活质量的提高，人们开始不断改善自己的居住环境，各种室内装饰、装修材料被 大量的使用。而这些材料中有大量的甲醛，直接影响着人们的健康。甲醛也叫蚁醛，是 一种有刺激性气味的易溶的无色气体，是一种潜在的致癌物质。低浓度的甲醛会导致鼻 炎、咽炎、结膜炎等，随着甲醛浓度的增高，甚至会导致人类的死亡。甲醛是人们日常 生活和工作环境中严重危害人体健康的气体，它主要存在于人们室内装修材料中，并且 会持续挥发很长时间。 在人们入住新装修好的房子后，由于室内装修木材以及油漆还 有涂料中含有的以甲醛为主的有害人体健康的气体在不断的挥发到室内，如果挥发浓度 达到一定值时就会对人的健康产生一定的损害。生活在一个甲醛浓度超标的环境中，人 们会出现不同程度的恶心，头晕，失眠等症状影响人们的健康。甲醛它对人们的神经干 扰使人们产生一系列的病状反应。在这种环境下，室内甲醛浓度测定仪对我们的生活就 显得格外有重要和必要。室内甲醛浓度测定仪它能够对室内甲醛浓度进行检测并且驱动 相应的改善控制质量的设备来达到改善室内环境的要求。在人们对生活品质要求提高， 更加注重身体健康的今天，人们对家具建材以及各种装修室内材料的要求也提高了很 多，人们一是到了甲醛对身体的影响是多么的大。所以人们去找出甲醛的主要来源，首 先从根源上尽量减少甲醛在室内环境中出现的可能，然后再通过在室内安装甲醛浓度测 量仪和通风设备来改善环境，增加人们的健康指数。人们这种不止追求舒适和视觉上的 享受而且注重内在品质的生活态度为甲醛测定系统的发展提供了主要动力。空气中装修 材料含有的甲醛等有害气体危害人的健康，癌症的高发可以说很多都和空气质量有关。 现代人们重视装修，但是却很少有人在装修之后对自己的室内进行检测，所以要求学生 设计一个室内空气质量的检测系统，为及时了解和改善室内空气质量提供依据和可能 性。也使人们为重视室内空气质量而做出自己的努力。以空气中装修材料甲醛等有害气 体为被测对象。采用单片机为控制中心，完成对空气浓度的实时采集处理、报警和显示 等功能。设计的报警系统，能够实现在浓度超标时及时的报警。
基于单片机的空气质量监测系统设计
④Ｌ Ｅ Ｄ
Ｓ － ＧＮＯ
④ｖ ｏ
壤 Ｖｃ ｃ
作 。选 择通 用性强、功耗小 、性能稳定 良好 的单片机十分重要 ，
在 本系统中我们选用 Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２单片机，如图 ２所示。 ３ ． １ ． １振荡器 电路 Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２单 片 机 的 时 钟 源 在 常 温 下 频 率 是 １ １ Ｍ Ｈ ｚ 一 图 ３粉尘浓度传感器 的内部结构
５ 种 复位方式：外部 Ｒ Ｓ Ｔ引脚 复位、外部低压 检测复位 、软件复
位 、 上 电复 位 、 看 门狗 复位 。
基 于单片机 的粉尘颗 粒浓度检 测仪 的选 题充 分结合 了实际 生 活应用 ，通 过此次 的毕业设计 能充分 了解更多 实际应用 方面
的知识 ，从 前期 的资料收集 ，再到 中途 的硬件 电路设计、ｃ语言
＋ ５ Ｖ电 源 ；
③Ｇ Ｐ ２ Ｙ Ｉ Ｏ Ｉ Ｏ Ａ Ｕ Ｏ Ｆ其 内部对 角安放 着红外线发光二极管 Ｉ Ｒ Ｅ Ｄ 和光 电晶体管 Ｐ Ｄ 。电源接通后 ，红外线 二极管开 始发 出红外线 ， 在 没有 粉尘的情况下 ，光 电晶体管 Ｐ Ｄ是接 收不到发 出的红外线 的； 当有粉尘 的时候 ，粉 尘会 反射红 外线使得 光 电晶体管 能够 图 ４系统主程序 流程 图 在 Ｌ Ｃ Ｄ的液 晶显示 中， 已经 详细介 绍 了显示 的原理 ，此外 还需要知 道显示驱 动程序 。显示驱 动程序在 进入 中断后 ，对每 个 定时器赋 初值，用来确 保显示屏 刷新频 率的稳定 。１ ／ １ ６扫描 显示屏 的刷新 率计算公式如 下：
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基于单片机的空气质量检测仪设计
文章设计了一种空气质量实时检测报警系统，通过单片机发送指令给PM2.5激光检测传感器实现对当前PM2.5值的读取，经过单片机的处理后，在LCD1602的液晶显示当前PM2.5值，用户可以根据实际需要通过按键，设置报警阈值，从而实现对当前PM2.5的检测报警。
使用该仪器可以针对不同环境需要，设定阈值报警，操作使用简单、灵活多变。
标签：单片机；自动检测；90C516RD+；PM2.5
Abstract：In this paper，a real time air quality detection and alarm system is designed. The current PM2.5 value is read by sending instructions to PM2.5 laser detection sensor by single chip microcomputer. After processing by single chip computer，the current PM2.5 value is displayed on the LCD1602. According to the actual needs，the user can set the alarm threshold by pressing the button，so as to realize the detection and alarm of the current PM2.5. The instrument can be used for different environmental needs to set a threshold alarm，so the operation is simple，flexible and changeable.
Keywords：single-chip microcomputer；automatic detection；90C516RD+；PM2.5
1 系统设计
（1）总体设计包括液晶显示、微处理器、PM2.5激光传感器总体框图如图1所示。
（2）硬件设计
本设计电路是由单片机为控制核心，另外主要通过5个模块的电路设计实现功能，他们分别是液晶显示模块、按键模块、传感器模块、报警模块、存储模块。
通过单片机芯片处理数据和发送指令，再通过液晶显示和按键模块设置阈值，储存阈值，最后判断是否蜂鸣器报警，如图2所示。
（3）按键模块
通过3个按键触发，按键KEY1是设置键，按键KEY2是阈值加，按键KEY3是阈值减如图3所示。
（4）晶振模块
通过晶振模块提供11.0592MHz的振荡信号。
如图4所示。
（5）液晶显示
通过单片机处理，在LCD液晶显示实时空气质量。
如图5所示。
（6）报警模块
将获取到的实时数据值和设置的阈值比较，超过阈值则在蜂鸣器上报警，如图6所示。
（7）储存模块
将设置的阈值保存，避免二次开机再次设置，如图7所示。
（8）传感器模块
本传感器通过异步串行通讯方式（UART），以帧为单位进行通讯。
通过单片机发送命令帧给传感器，传感器回复给单片机相应的应答帧，从而读取当前PM2.5的值，传感器与单片机的接线图，如图8所示。
传感器的TXD端和RXD 端分别接单片机的P3.0和P3.1。
通过串口的收发数据实现对传感器的开关机，以及读取当前环境下的PM2.5的值。
2 系统程序设计
系统主要程序为C语言，包含单片机开发。
主要包括初始化，串口的发送、接收，按键的识别，LCD显示，报警系统，EEPROM储存等。
以下为程序的系统框图：
3 结束语
本文设计了一种空气质量实时检测报警系统，通过单片机和PM2.5激光检测传感器实现对当前PM2.5值的读取，LCD1602的液晶显示当前PM2.5值，通过按键设置报警阈值并保存在AT24C02中，从而实现对当前PM2.5的检测报警。
并在keil软件开发工具中实现了系统的软件编译。
该系统实现了实时检测空气质量的基本功能。
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