基于单片机的PM2.5测试仪的设计与实现

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1、全面感知ComprehensivePerception基于单片机的PM2.5测试仪的设计与实现兰冰芯，谌海云，陈东，吉宁（西南石油大学电气信息学院，四川成都610500）摘要：PM2.5作为雾霾的重要组成部分，其颗粒物直径小，含有高浓度的有毒、有害物质并且在空气中长时间保留、远距离漂浮等特性，使得对PM2.5的检测和治理成为当务之急。本设计采用MSP430F149单片机为控制中心，由GP2Y1010AU0F光学空气质量传感器测量空气粉尘浓度，通过单片机内置的12位AD转换将模拟的电压信号转换成数字信号，然后由单片机进行数据的处理，最后由LCD1602显示屏显示当前空气粉尘浓度

2、，当浓度超过设定阈值时报警。实践证明，该PM2.5测试仪电路设计简单、稳定性好、测试精度高、体积小、价格低，具有一定实用价值。关键词：PM2.5；单片机；粉尘浓度；自动检测中图分类号：TB476文献标志码：A文章编号：2095-1302（2014）11-0032-03[2]0引言空气质量新标准，24小时平均值标准值分布如表1所示。随着工业的快速发展，空气质量不断恶化，阴霾天气现表1PM2.5检测网空气质量新标准空气质量等级24小时PM2.5平均值标准值象逐渐增多，危害情况不断加剧。PM2.5、PM10、PM0.1及3优0～35μg/m3良35～75μg/m其吸附的重金属（如C

3、d、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等）粒子3轻度污染75～115μg/m3[1]中度污染115～150μg/m为雾霾的重要组成部分。颗粒物的类别是由其直径大小决3重度污染150～250μg/m3严重污染大于250μg/m及以上定的，直径小于2.5μm的颗粒物属于可入肺颗粒物，简称1.1微处理器单片机的组成PM2.5（ParticulateMatter2.5），其直径相当于人类一根头发单片机采用了美国德州仪器（TI）公司推出的一类具有粗细的1/20。2012年2月，《环境空气质量标准》新增了对16位总线的带FLASH的单片机MSP430作为监测系统的核PM2.5的检测指标，PM2

4、.5成为空气质量标准评价项目之一。心模块，其编址寻址范围可达64K，可外扩展存储器，具有本次设计的目的是制作一个简易的PM2.5检测装置，让[3]统一的中断管理，片内资源及I/O接口丰富。这款单片机能我们在平时的生活中也可随时检测，提醒大家要关注环境问题。够满足本设计小型化、低功耗、抗干扰的需求。1PM2.5监测系统单片机的最小系统包括：单片机、时钟电路、复位电路、本次设计的PM2.5测试仪的硬件组成是由单片机输入/输出设备等。MSP430F149、光学空气质量传感器GP2Y1010AU0F、显示模1.2报警电路块、A/D模块、报警模块等5部分组成，系统原理图如图1所示，报警

5、系统由两部分组成，一是LED灯光报警，二是蜂鸣其系统电路图如图2所示。器的声音报警。ᱮ⽪ᆖオ≄䍘A/D䖜⭥䐟䟿ՐᝏಘLED（LightEmittingDiode）为发光二极管的简称，其接ᦒ⁑ඇ༽ս⭥䐟线方法是采取了电源接到二极管正极再经过560Ω电阻接到ᰦ䫏⭥䐟অ⡷ᵪᣕ䆖⭥䐟[4]单片机I/O口，即灌电流方式。图1PM2.5监测系统基本框图蜂鸣器是一种一体化构造的电子讯响器。由于单片机驱光学空气质量传感器根据其所实时检测的空气中PM2.5动不足，所以本设计驱动蜂鸣器采取S9013（PNP）三极管增的含量比例输出模拟电压信号，该模拟电压信号经过A/D加单片机的驱动能力的方法[5

6、]。转换，再由单片机数据采集、数据计算、数据处理后，由1.3显示电路LCD1602显示屏对所检测的PM2.5数值进行显示，当检测出LCD1602是工业字符型液晶，可同时显示16×2即2行、来的浓度超过设定的阈值时，系统报警。根据PM2.5检测网每行显示16个字符液晶模块（显示字符和数字），是一种专用————————————————于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。本设计显示收稿日期：2014-08-0332物联网技术2014年/第11期全面感知ComprehensivePerceptionLCD1LM016LVCC63VSSVDDVEERSRWED0D1D2D3D4D

7、5D6D7150øU11236D01234567891011121314V-LED113P1.0/TACLK/CAOUTP4.0/TB037D1RSRWED0D1D2D3D4D5D6D7P1.1/TA0P4.1/TB11438D2P1.2/TA1P4.2/TB215P1.3/TA2P4.3/TB339D3LED416P1.4/SMCLKP4.4/TB440D43220F17P1.5/TA0P4.5/TB541D5118P1.6/TA1P4.6/TB642D62kø19P1.7/TA2P4.7/TBCLK