基于51单片机的空气质量检测系统
基于单片机的空气质量检测仪设计
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+；PM2.5Abstract：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+；PM2.51 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。
51单片机的室内空气质量检测系统设计论文定稿
基于单片机的气体质量检测系统的设计摘要本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室内空气质量检测系统。
其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。
系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。
文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。
系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。
同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。
另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。
本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。
关键词: 甲醛检测/天然气检测/AT89C52单片机ABSTRACTThis thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo company. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microcomputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process. When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind. At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming.In addition, the system signals a concentration compensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm.Keywords: Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip目录中文摘要 .............................................................................................. 英文摘要 (I)1绪论 01.1 引言 0２概述 (1)2.1系统总概述 (1)2.2总体方案设计 (1)2.3硬件设计 (1)2.4软件设计 (2)2.5 硬件结构 (2)2.6 软件结构 (2)3 硬件设计 (3)3.1 硬件设计主电路图 (3)3.2 硬件选择 (3)3.2.1 MCU的选择与简介 (3)3.2.2 单片机最小系统的实现 (5)3.2.3 数据采集系统 (7)3.2.4 模数转换的选择与简介 (10)3.2.5 按键选择与简介 (12)3.2.6 外围扩充存储器 (12)3.2.7 时钟芯片选择与简介 (13)3.2.8 上拉电阻 (14)3.2.9 液晶显示器简介 (14)3.2.10 报警电路 (15)3.2.11 硬件仿真环境介绍 (15)4软件设计 (17)4.1 编写语言的选择 (17)4.2 编译软件介绍 (17)4.3 主程序模块 (17)4.4模数转换 (18)4.5按键模块 (18)4.6时钟模块 (19)4.7液晶显示模块 (19)5系统仿真 (20)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)附录一硬件设计主电路图 (25)附录二检测主程序程序 (26)1 绪论1.1 引言甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
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。
基于单片机的智能家用空气质量检测系统
基于单片机的智能家用空气质量检测系统随着人们对生活质量的不断追求，智能家居技术日益发展。
针对空气污染这一现代城市常见问题，基于单片机的智能家用空气质量检测系统应运而生。
这项技术通过实时监测环境中的空气质量，提供数据参考，以追求更健康的生活环境。
本文将详细介绍此类系统的基本原理、特点和应用。
一、原理基于单片机的智能家用空气质量检测系统，主要由空气传感器模块、单片机模块、数据存储模块以及液晶显示模块组成。
其基本原理是通过空气传感器检测空气中的指标数据，比如温度、湿度、PM2.5、VOC等，将数据传递给单片机模块，单片机通过程序处理后将数据存储到数据存储模块中，并在液晶显示屏上实时显示空气质量情况。
二、特点1.实时监测：系统可以实时监测环境中的主要指标，保证数据的及时性和准确性。
2.阈值设置：用户可以根据自己的需求，设定合理的阈值，当达到或超过设定值，系统将自动发出警报声或者提醒用户。
3.数据存储：系统自带数据存储模块，用户可以随时查看历史数据，以及定期导出数据。
4.智能控制：当空气质量达到一定的阈值时，系统可以自动启动其他智能家电设备，如净化器、空调等等。
5.数据分析：系统不仅可以实时监测，还可以将数据分析提供给用户，帮助用户更好的了解当前空气质量的状况。
三、应用1.住宅：家庭使用是智能家用空气质量检测系统的主流应用场景。
家庭用户可以定期使用系统中的皮肤测试功能，以了解家庭空气中的各项指标。
2.公共场所：此类系统还可以运用于公共场所，如学校、办公室、医院等。
政府、企业、学校可以购买此类设备，保证公共场所内部的空气质量。
3.生产车间：对于生产厂家来说，此类技术同样可以令生产车间内环境质量得到保证，防止工人在污染环境中工作。
在实际应用中，通过基于单片机的智能家用空气质量检测系统，如今已成为一种流行的生活方式。
通过科技的力量，让我们的生活更健康、更舒适，是现代家居的鲜明标志。
基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告
基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告1研究课题的目的和意义，以及国内外现状经济持续快速的发展，人们生活水平不断改善，但空气质量却急剧下降。
人们对各种室内环境的要求也越来越高0。
传统的室内环境监测设施实时性差、精度低、体积大、功能不齐全等，难以适应人们的要求。
基于以上背景，本文设计了基于单片机的室内环境监控系统，它能实时自动地采集室内的所需数据，并分析数据传输到我们需要的界面。
减轻室外空气污染最早为14世纪，以英国伦敦的烟雾法为代表。
随着社会的进步，经济不断发展，我们对环境也造成了很大的危害。
最近随着空气质量的不断恶化，人们最多提及的就是保护环境，为我们创造一片蓝天。
生活环境的PM2.5值的上升，让近几年涌现出一大批的空气净化系统，可见空气质量现在对人们的重要性。
随着不断的研究，人们对空气质量污染的成因和影响因素有了深刻的认识，解决空气污染的措施也不断完善。
人们对不同环境下，不同污染物在室内和室外的相互关系有了一定的认识，也有了检测系统。
国外对环境改善处理技术研究较早，正向自动化方向发展。
我国对于环境监控技术的起步较晚，目前仍有局限性。
国内市场室内环境的监测仪器主要是有害气体检测，功能单一且价格较贵，所以非常必要设计一种多功能且经济的室内环境监测系统。
2系统设计方案 2.1.主要设计内容本系统是实现一个具备温湿度、烟雾、甲醛、一氧化碳为一体的多功能监测系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测，与硬件设计部分配合完成室内环境监测系统的总体方案设计。
完成系统软件设计部分包括：各个模块软件设计、系统总体软件设计，以及对应的软件代码调试。
各个模块包括：传感器数据采集与处理模块、报警、显示、输出驱动模块、与上位机监控中心的RS-485 通讯模块及上位机的人机交互模块等。
主要完成的内容如下:(1) 下位机的主控制器采用单片机STC89C52温湿度检测传感器采用DTH11 烟雾检测传感器采用MQ-2 甲醛检测传感器采用MQ-138CO检测传感器采用MQ-7A/D转换芯片采用ADC0832显示数据用4位数码管;通讯用RS-485总线通讯;上位机采用Visual Basic 6.0 来编写。
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PM2.5检测系统设计
基于单片机的PM2.5检测系统设计随着工业化和城市化的加快发展，环境污染问题日益严重，其中PM2.5是大气污染的主要组成部分之一。
PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，对人体健康和环境造成了严重影响。
设计一种基于单片机的PM2.5检测系统具有重要的意义，可以用于监测空气质量，保护人民的健康和净化环境。
一、设计思路通过对PM2.5检测技术的研究，可以发现PM2.5检测系统一般由传感器模块、数据处理模块和显示模块组成。
其中传感器模块负责感知空气中的PM2.5浓度，数据处理模块对传感器采集的数据进行处理和分析，最后通过显示模块将结果输出。
基于单片机的PM2.5检测系统设计主要涉及到传感器选型、数据采集和处理算法以及系统的整合。
二、传感器选型传感器是PM2.5检测系统的核心部件，传感器的性能直接影响着系统的准确性和稳定性。
目前市面上常用的PM2.5传感器主要有激光散射式传感器和光学散射式传感器，它们通过捕捉空气中的颗粒物并测量散射光的方式来实现PM2.5浓度的检测。
在选择传感器时，需要考虑传感器的响应时间、测量范围、灵敏度和成本等因素。
同时要注意传感器的稳定性和耐用性，以确保系统能够长期稳定地运行。
三、数据采集和处理算法传感器采集到的数据需要进行处理和分析，得出准确的PM2.5浓度值。
数据采集模块一般采用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机进行处理和分析。
对于PM2.5的数据处理算法，常用的有贝叶斯算法、加权平均法和卡尔曼滤波法等，这些算法可以有效地滤除噪声和干扰，提高数据的准确性。
在设计数据采集和处理算法时，需要考虑系统的实时性和稳定性。
由于PM2.5浓度的变化比较缓慢，可以采用周期性采样的方式，减少系统的能耗和功耗。
四、系统整合在系统整合中，需要考虑模块之间的数据传输和通信方式，以及各模块的功耗和稳定性。
系统的外观设计和安装方式也需要考虑，以便用户能够方便地使用和维护系统。
基于单片机的PM2.5检测系统设计
基于单片机的PM2.5检测系统设计随着城市化进程的不断加快，空气质量成为人们关注的焦点之一。
PM2.5是空气中颗粒物的一种，直径小于或等于2.5微米。
由于其粒径小，易进入人体肺部并对健康产生危害，因此对PM2.5的监测成为了城市环境监测的重点。
本文将介绍一种基于单片机的PM2.5检测系统设计，帮助人们更好地监测城市空气质量。
一、系统原理本系统基于单片机，通过传感器采集空气中的PM2.5颗粒物浓度，再通过单片机进行数据处理和显示。
系统的设计主要包括传感器模块、单片机模块、显示模块和供电模块。
1. 传感器模块传感器模块是PM2.5检测系统的核心，负责采集空气中的PM2.5颗粒物浓度。
传感器模块采用激光散射原理，通过激光束照射到空气中的颗粒物上，再通过光散射信号的强度来计算出颗粒物的浓度。
传感器模块能够实时监测空气中的PM2.5浓度，并将采集到的数据传输给单片机模块进行处理。
2. 单片机模块单片机模块是PM2.5检测系统的数据处理核心，负责接收传感器模块传来的数据，并进行数据处理、存储和显示。
单片机模块采用高性能的单片机，具有较强的数据处理能力和稳定性。
在接收到传感器模块传来的数据后，单片机模块将进行数据处理并通过显示模块将结果显示出来。
3. 显示模块显示模块以直观的方式将PM2.5的浓度显示出来，帮助用户直观地了解空气质量。
显示模块采用LED数码管或液晶显示屏，能够清晰地显示PM2.5的浓度数值。
显示模块还可以设置警报功能，当PM2.5浓度超过设定值时，显示模块将发出警报提醒用户。
4. 供电模块供电模块为整个系统提供稳定的电源，保证系统正常运行。
供电模块采用高品质的电源适配器或电池，以确保系统在室内和室外环境中都能正常工作。
二、系统设计基于上述原理，我们设计了一个基于单片机的PM2.5检测系统。
系统的设计包括硬件设计和软件设计两部分。
1. 硬件设计硬件设计主要包括传感器模块、单片机模块、显示模块和供电模块。
基于单片机的空气质量检测系统设计-正文
2系统的硬件电路设计2.1 主控制器电路设计主控芯片是整个系统的数据处理单元。
主控芯片主要负责数据操作、中断响应等各种逻辑指令。
主控芯片的工作频率与整个系统设计相关的内部硬件资源是好还是坏，要充分了解资源需求等系统要求，自行选择适合恰当的控制器。
否则，选择低性能主控芯片可能会影响整个系统性能，并为设计增加额外的困难。
本设计中采用STC89C52单片机最小系统。
STC89C52单片机最小系统具有体积小、质量轻、功能强、功耗低、性价比高等特点。
在本设计整套系统中起到了信号处理实时控制的作用，可以监测按键和采集传感器的各项参数，同时还能驱动LCD1602液晶显示检测到PM2.5浓度数据。
STC89C52单片机最小系统由STC89C52芯片、复位电路、时钟电路及输入/输出端口设备等构成。
STC89C52单片机是美国STC公司开发制造的一种8位微控制芯片，拥有512字节的数据存储空间和8K字节的程序存储空间。
共40个引脚，2个优先级设置，3个十六位强大定时/计数器，4个八位并行I/O端口，5个优质中断源。
STC89C52单片机的时钟引脚为XTAL1 和XTAL2；控制信号的引脚有RST，ALE，PSEN 和EA；I/O端口有P0，P1，P2和P3。
复位电路主要用于协助单片机来实现启动过程，控制单片机工作的起始状态。
在单片机工作过程中，受到外界干扰而出现代码丢失、运行出错或直接死机、停止运行的时候，此时通过复位，单片机内部的烧录代码就会自动重新执行。
复位方式一般分为自动复位和手动按键复位，本设计为了编程的简单化，采用了外部手动按键复位的方式。
STC89C52单片机的P0脚内无上拉电阻，为开漏输出。
所以在本设计中P0脚用作输出端口，需另加上拉电阻以加大输出的驱动能力，本设计采用10K的排阻作为上拉电阻。
时钟电路好比心脏，单片机的工作动力都来源于它。
时钟电路其实本质就是一个晶体振荡电路，提供一个正弦波信号作为基准让单片机进行工作，因此单片机的运行速度及处理能力都是由时钟电路决定。
基于51单片机室内有害气体监测系统的设计与实现
基于51单片机室内有害气体监测系统的设计与实现摘要：空气质量的异常给人们的身心和身体都会带来巨大影响，尤其是当空气中的有害气体甲醛，苯，甲烷以及一氧化碳等超标时，一旦不及时发现就会导致人体出现中毒，严重甚至导致死亡，因此在日常生活当中能对有害气体进行精确的检测与控制，对于提高生活质量，保证身心健康具有重要意义。
本智能环境检测系统一共设计四个传感器参数检测网络，对环境相关的四个参数苯，一氧化碳，甲烷和甲醛四种有害气体进行检测；4个传感器共同对四个有害气体进行检测，确保环境安全。
整个智能环境检测系统围绕对4个参数的检测，显示、报警与控制出发，硬件上以STC89C51单片机为核心，MQ2完成对环境甲烷的检测，MQ7传感器检测环境一氧化碳浓度，两路MS1100模块对环境中的甲醛和苯浓度进行采集，单片机通过引脚读取到数据后在内部对数据进行处理，在LCD1602上显示的同时，并与设定的安全数据进行处理，如果数据有异常那么就输出指令来驱动蜂鸣器同时驱动风扇，来实现报警和调控。
软件上以C语言为核心，结合传感器的工作原理与通信特点，通过程序来驱动引脚实现对数据的和指令的输出，实现预期的功能。
非常适合在居家环境中应用，提高环境的安全可靠性。
关键词：报警与控制气体检测单片机智能居家环境监测一、研究背景空气污染不仅会使得生态环境遭受破坏甚至会直接危害人的生命安全。
当前我国的环境污染问题尤其是大气污染情况已经迫在眉睫，在工业生产中排放的有毒有害气体以及发动机尾气中包含的有害气体，使得大气中含有的有害颗粒、有毒气体含量一直在升高，但是空气污染的情况比较难以琢磨，受多方面因素的影响，所处地方不同，空气污染的情况也不一样，所以如果需要掌握当地环境污染的具体情况，还需对当地环境参数进行实时监测，由此才能掌握当地环境污染的各种参数以及其变化规律，并以此为依据来制定整改措施。
所以利用多传感器融合技术设计出一种空气质量检测设施显得尤为必要，此款检测设备不仅检测精度有保证而且便于随身携带、使用简单、性价比高。
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www�ele169�com | 13电子电路设计与方案2.方案设计■■2.1■粉尘浓度测量的方法与原理■目前国内外对空气中粉尘浓度测量的方式主要有几种种：电容法、β射线法和光散射法等。
其中电容法中测量的电容值并非与浓度是线性关系且易受到其他因素的变化而波动，无法精准的检测出结果；β射线法可以虽可以较为精准的测出数值，但其需要对粉尘进行采样获得采样本再进行对比测量来得出结果，无法做到迅速地检测出空气中的粉尘浓度；其他几种未提及的方法还处于正在研究的阶段，上市产品较少。
当前，上市中的检测仪器运用的原理大多数光散射法和摩擦法来对粉尘浓度进行测定。
本设计检测原理基于光散射吸收原理，将光透过被检测区域，由于光被空气中的粉尘散射吸收而导致光强减弱，我们可以通过测定光在通过检测区域前后的光强再将之作比较来测定空气中粉尘的浓度。
■■2.2■系统硬件设计框图本设计要求系统能自动的获取当前空气的粉尘浓度的同时还要准确的在液晶屏上将其显示出来；当检测的空气区域中的粉尘浓度达到某一程度时启动应对电路。
本系统的核心器件为单片机，本设计系统各部件的信息主要由它来进行计算处理。
外围电路有：粉尘传感器模块、EEPROM 存储器模块、LCD 显示电路、报警电路。
如图1所示。
图1 系统硬件设计框图打开电源后系统开始工作，当给一个0V ～5V 的信号（传感器检测到的信号）时，单片机自带的数模转换器将模拟信号转换成数字信号后显示在LCD 液晶屏上，然后与预设值作比较，当接收到的浓度值大于预设值时单片机启动报警电路。
报警电路在本设计中是亮红灯并驱动换气装置。
1.绪论■■1.1■设计的背景和意义在工业生产的过程中会产生一种固体颗粒，其能较长时间在大气中悬浮,被人们称为粉尘。
多数工厂在生产的过程中会产生一种细微的粉尘，这些粉尘也被称为可吸入颗粒物，其能在人类呼吸生活的大气中漂浮很长一段时间当人生活在高粉尘的环境时，这些粉尘会进入人体的呼吸道和肺部，且不易随着人体新陈代谢而被排除体外，从而长时间停留在人体内，对人体生理机能将有很大危害[1]。
在工业上粉尘浓度过高可能导致粉尘爆炸危害到工人的生命[2]。
而便携式粉尘测试仪的普及，可方便粉尘浓度超标环境的及时检测和处理，有效保障工人的安全和健康。
目前，国外大多采用直读式粉尘浓度检测仪，其原理是基于光照和光穿透原理，可以在短时间内得到较为精准的浓度值。
可是国内大部分的粉尘作业场所仍然使用价格高昂且体型笨重的仪器来对作业场所进行粉尘检测。
显然，大众人群在日常生活中并不方便使用这样的仪器来对其生活区域作粉尘浓度检测。
而本课题的研究对象是便携式空气质量报警器，更适用于大众人群，具有携带便利、成本低廉、测量精确迅速的特点。
■■1.2■研国内外粉尘检测仪的研究现状目前，世界各国对于大气污染的问题都极其重视并对空气质量检测方面付诸了大量研究，研制了一系列空气质量检测装置，如粉尘采样器、直读式测尘仪、粉尘浓度传感器等。
这些检查仪器的成功研制，方便了相关部门对空气中粉尘浓度的检测以及实现了各类检测仪器做到实时检测粉尘浓度。
目前世界各国都参与对粉尘传感器研究，其制作原理多数采用光散射法。
国内对于粉尘浓度传感器方面的研究较国外起步较晚，最近几年，随着国内电子信息技术以及对该领域研究的高速发展，国内其他厂家也陆续引进和开发出了粉尘浓度传感器。
我国目前生产的传感器的测量原理与国外大致相同，大多数是基于光散射法，但由于国内技术不足，在其质量和性能上略差于国外。
在检测范围、检测精度和仪器的工作电流上各有差别。
相对国外来说国内的检测精度低、功率大、检测粒径宽。
基于51单片机的空气质量检测系统作者/龚正鹏、何承阳，陆航学院摘要：本文主要介绍一款基于单片机的空气质量报警器的设计。
本设计以单片机为核心，运用C语言来进行单片机程序的编写来达到对粉尘传感器、LCD液晶显示屏等模块的控制，最终完成了对粉尘浓度实时检测及报警功能。
本设计主要是用于测量环境中的粉尘灰尘浓度，适用于工矿企业的工作现场对粉尘浓度的测定，预防了作业场所粉尘浓度过高而对人体产生的危害。
关键词：粉尘浓度；单片机；传感器；显示；报警的信号进行数模转换。
单片机的最小系统在整个系统电路中是必不可少的中枢部分。
它是单片机正常工作所需的最简单的电路系统，没有它，整个单片机系统将无法正常工作。
对于本系统，我采用的晶振频率为12MHz。
晶振的两个引脚接在单片机的X1和X2脚上，然后两引脚再各接一个30pF的电容后接地。
晶振两引脚各接一个电容的作用是是稳定频率并在一定范围内调整振荡频率。
该单片机采用多种初始化方式供选择的复位电路，它的外部有一个RST复位引脚，我们可以通过拉高这个引脚的电平且维持一段时间就可使系统复位，当复位引脚恢复到低电平时，复位状态结束并开始正常工作。
■■3.3■粉尘传感器GP2Y1010AU0F粉尘传感器是本仪器的核心元器件之一。
它的精准与否直接决定了本设计系统的实用性和准确性。
在选择传感器的时候还需考虑到其适用电压。
本系统中使用了夏普有限公司所研制的GP2Y1010AU0F传感器，其实物图如2所示。
以下是该传感器电器特性：（1）输入电压范围：DC5±2V；电流消耗：≤20mA。
（2）量程：0～0.8mg/ m³；可检测到最小粒子直径：0.8um。
（3）工作环境温度：−10℃～+65℃。
传感器的工作原理是其内部对角存在两个器件，一个发光二极管，一个光晶体管，在检测区域没有粉尘的情况，光晶体管接受到的光强与发出的光强基本一致。
当检测区域存在粉尘时在光透过被检测区域后，由于光被空气中的粉尘散 图2 GP2Y1010AU0F实物图图3 粉尘传感器的引脚连接■■3.4■存储器24C02本系统选择了24C02存储器来储存系统预设数据。
因其体积小巧、接口通用，且断电时不丢失数据的特点而被各种电路系统广泛应用。
本系统中添加了该元器件就可以做到当系统因某些因素断电关机死机时不会丢失数据。
图4为该存储器在本系统电路中的连接图。
图4 24C02存储器引脚分配4.软件设计我选择了C语言来作为本系统的编程语言，它是一种结构化的语言，它层次清晰，便于按模块化的方式组织程序，易于调试和维护，语言简洁，紧凑，使用方便灵活。
软件程序是一个电路系统的灵魂，正是有了软件程序才能让系统完成多样的操作和功能，在本系统中它主要要起到如下的作用：（1）让单片机能实时准确的处理从传感器传回的浓度信号。
（2）使LCD显示器能实时的显示处理而得的当前粉尘浓度以及预设粉尘浓度。
14 | 电子制作 2017年12月www�ele169�com | 15电子电路设计与方案（3）读取从键盘电路处输入的预设浓度值。
（4）当检测到的浓度大于预设浓度时进行报警并驱动换气装置。
主程序主要有传感器采集程序、LCD 显示程序、单片机控制程序、键盘输入程序四部分组成。
如图5所示。
图5 主程序框图本系统的软件执行流程如图6所示。
图6 软件流程图系统通电后开始执行，首先系统进行初始化，然后单片机从储存电路中读取事先在键盘电路输入的预设值传输给液晶显示器并显示，然后传感器将检测所得的模拟电压信号传输给单片机进行转换后传递给液晶显示器显示。
单片机再将检测所得的浓度值与预先设定的浓度值作比较，若当前浓度值小于设定值则重新开始循环，若当前浓度大于设定值则驱动换气装置，然后重新开始循环直到检测浓度值小于设定值。
5.结论与展望本设计完成了基于单片机的空气质量报警器的设计，具体包括前期电路的构思和设计，中期实际电路的焊接和系统程序的编程，后期通过系统测试再来微调电路系统来达到所想要的效果。
本系统主要是通过粉尘对光的散射吸收原理来得到粉尘浓度的模拟电压信号，然后通过转换器将其转换程数字信号，并实时由单片机处理后传输显示在LCD 显示屏上。
本系统粉尘浓度的界值由键盘来手动设定，如若环境粉尘浓度超过界值则单片机驱动换气装置使当前局部范围粉尘浓度达到要求指标，从而完成整个系统的功能。
本装置略微简陋，主要表达了便携式的概念。
在实际操作时，发现使用单个传感器采集信号具有局限性，易受到特殊情况干扰，造成测量误差；系统中的报警应对电路并没有在本质上改善所测范围内的空气质量，故需继续在净化空气的工作上作研究，所以该系统还有许多地方需要改进，我相信改进后的系统会在今后为空气质量检测普及化方面有良好的发展前景。
参考文献＊ [1]陈卫红,邢景才,史廷明等.粉尘的危害与控制[M].北京:化学工业出版社,2005年.＊ [2]Jones T B, King J L, Yablonsky J F. Powder Handling and Ele ctrostatics Understanding and Preventing Hazards [M]. US:C RC Press, 1991.（上接第59页）从实际项目的运行情况来，系统有很高的稳定性和对数以万计的表计的数据读取能够及时的回应。
在支路上出现泄漏或者故障时，主站系统可以快速响应，并且报告操作人员。
主站系统最终实现了多表集抄，使得传统的水、电、气、热网络更加智能。
参考文献＊ [1] 王化雨.“多表合一”远程集中采集的建设及应用前景浅析[J].山东工业技术,2016,(20):229.＊ [2] 董英茹.简谈AngularJS 在下一代Web 开发中的应用[J].软件工程师,2015,(05):30-31＊ [3] 马俊娅，牛雅倩，赵岩， 水电费一个账单一起缴[N].中国电力报, 2017-03-21＊ [4] 巫志平，洪雅婷，冯舒宁 “多表合一”构建能源服务新模式的探讨[J].电力需求侧管理,2016,(06):51-53＊ [5] 裴中爱，水电气暖四表联网远程抄表系统的设计[D].山东:山东科技大学,2004 (01)＊ [6] 王鹏，栾文鹏，金志刚，肖湘宁，陈星宇 集中器模式下四表合一的通信问题与基于自组网的网络化采集系统[J].南方电网技术,2016,(11):59-66。