室内雾霾浓度检测系统设计

2022-09-12

在中国北方, 冬天的雾霾天非常常见, 对人们的身体健康造成极大的影响。目前大家只是从感官和自我认识上判断雾霾的严重程度, 没有明确的度量。为满足房间内空气质量的要求, 本文设计了一款简单的室内粉尘浓度检测系统, 实时监测室内粉尘的含量, 系统数据实时显示, 可以指导人们进行相关活动。

一、总体方案设计

图1位系统总体方案图, 系统选用单片机实时检测粉尘的浓度, 并将浓度显示在显示器上, 当室内空气中灰尘含量超过规定值时, 传感器把检测到的信号经过放大电路放大处理, 再通过A/D转换器转换成模拟信号输送给单片机, 单片机通过控制报警电路实施报警。

二、硬件设计

本电路选用STC89C51单片机为控制器, 主要还有LCD作为显示模块、粉尘传感器模块、模数转换模块、报警电路模块等实现功能。

(一) 粉尘传感器电路设计

系统选用GP2Y1010AU灰尘传感器GP2Y1010AU, 它由日本夏普公司生产, 外观小巧, 度较灵敏, 可测量的粒子大小为最小为0.8微米, 可以对室内空气中烟气、粉尘、花粉等粉尘浓度的检测。该传感器输出为模拟电压, 其值与粉尘浓度成正比。粉尘传感器的电路设计如图2所示:

(二) LCD显示模块设计

系统选用LCD1602作为显示模块。与传统的LED数码管相比, LCD液晶显示模块具有功耗比较低、体积相对较小、显示内容较丰富等优点, 而且不需要外加驱动电路, 根据各管脚的功能电路设计如下图3所示:

(三) 报警电路设计

雾霾检测系统的报警控制电路设计如下图4所示, 系统选用单片机的P3.6引脚口。

三、软件设计

软件设计主要由主程序和子程序构成, 子程序主要有液晶初始化程序, 显示函数, 报警显示, 报警子函数, A/D转换函数等。

四、结束语

雾霾天气的不断肆虐, 粉尘浓度的检测刻不容缓, 我们必须做一些措施来注意我们身边空气的PM2.5, 本设计制作了一个雾霾浓度检测仪。在整个控制系统中用GP2Y1010AU0F粉尘传感器采集室内粉尘的浓度值, 由STC89C51单片机处理后, 在LCD1602液晶屏上进行实时显示, 当检测的雾霾浓度超过设定值时, 蜂鸣器报警。另外, 该设计在实时检测浓度的同时, 根据当前检测浓度亮起相应的灯, 直观的能告知观测者当前的浓度, 通过实验验证, 本系统检测准确且较灵敏, 经济实用。

摘要：随着生活水平的提高, 人们对室内空气质量越来越关注, 空气质量的好坏直接影响人们的身体健康, 我们身处的室内环境, 可能存有多类空气污染物, 目前最容易让人担心的就是雾霾, 雾霾主要由PM2.5、PM10、PM0.1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成, 对人身体健康伤害较大, 本文基于STC8951单片机设计了一款粉尘浓度检测系统, 能实现浓度实时显示, 报警等功能。

关键词：单片机,粉尘传感器,控制系统