薛榮坤

摘要：該文采用AT89S52芯片為控制主芯片，由粉塵傳感器測量所測空間中的粉塵濃度，并最終由LCD模塊顯示所測空間中的粉塵濃度。當所測空間中的粉塵濃度達到事先設(shè)定的閾值時，蜂鳴器啟動報警，并且點亮相對應(yīng)的LED燈，讓使用者知道當前的污染級別。該系統(tǒng)簡單可靠、穩(wěn)定性高，調(diào)試方便，對當前的生產(chǎn)生活具有一定的實踐和應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：霧霾;單片機;傳感器

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）14-0256-02

1引言

科學技術(shù)就像一把雙刃劍，它能夠滿足人類日益增加的物質(zhì)和文化需求的同時，也給人類生產(chǎn)生活帶來了不利的影響，例如霧霾天氣，作為21世紀的新生產(chǎn)物，它給我們身體健康和生存環(huán)境產(chǎn)生了不小的影響，據(jù)世界衛(wèi)生組織所發(fā)布的公告顯示，目前人類受到可吸入顆粒物的危害前所未有，其中高污染城市居民死亡率與相對清潔城市居民死亡率相比較，前者高于后者15%-20%，如1952年倫敦煙霧事件，倫敦殺人霧在四天內(nèi)奪走了4000多條人命;還有2013年初北京肆虐橫行的霧霾事件，令人觸目驚心。隨著醫(yī)學技術(shù)的進步，醫(yī)學專家發(fā)現(xiàn)，人類所特有的生理結(jié)構(gòu)沒有能力過濾和阻攔PM2.5，其對人類的威脅越來越嚴重，最終與氣象專家一致認為，霧霾天氣中所含的細小顆粒物給人類帶來的危害可能比沙塵暴帶來的危害更大，所以，對于我們?nèi)祟悂碚f，對當前的PM2.5的監(jiān)測與治理迫在眉睫。

2硬件電路

本文所提出的PM2.5濃度檢測儀的設(shè)計電路是由單片機、傳感器、LCD顯示、污染級別提醒電路等模塊構(gòu)成，首先在報警電路中設(shè)計一個閾值（可以通過鍵盤電路手動調(diào)節(jié)），然后由粉塵傳感器采集所測空間中細顆粒濃度，經(jīng)AT89C52單片機處理后，顯示在LCDl602液晶屏上，當檢測到的細顆粒濃度值超過事先設(shè)置的報警閾值時，蜂鳴器自動報警，原理圖如圖1所示。

該設(shè)計不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對所測空間PM2.5的濃度的實時檢測，并且還可以驅(qū)動報警電路和點亮相對應(yīng)的LED燈，最終實現(xiàn)報警級別的判斷，其PM2.5的濃度范圍、燈亮及環(huán)境等級判斷標準具體如表1所示。

2.1單片機最小系統(tǒng)

單片機最小系統(tǒng)就是以單片機為主芯片模塊，其他為輔助模塊，最終使單片機系統(tǒng)能夠正常工作的最少元件所構(gòu)成的系統(tǒng)電路。常用5l單片機系列最小系統(tǒng)一般由單片機、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入/輸出等設(shè)備構(gòu)成。

2.2粉塵傳感器電路

系統(tǒng)中的粉塵傳感器采用GP2Y1010AU芯片，該芯片根據(jù)所測空間顆粒濃度大小，將其變?yōu)橄鄬?yīng)的模擬電壓，其值與粉塵濃度成正比，然后經(jīng)過A/D模塊，變?yōu)閿?shù)字信息，最終在LCD模塊上顯示。

2.3 LCD顯示模塊

系統(tǒng)中的顯示模塊采用LCDl602顯示器。與傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有色彩飽和度，還原能力和的對比度高等優(yōu)點，并且不需要驅(qū)動電路。

3軟件設(shè)計與應(yīng)用

3.1主程序設(shè)計

首先初始化，進行判斷檢測是否需要按下設(shè)置鍵，要是需要，先進行報警值更改，否則對控制傳感器進行數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換計算濃度值，接著進行報警值的判斷，若大于報警值報警，觸發(fā)蜂鳴器響起并亮起指示燈，否則對應(yīng)的濃度范圍的LED燈亮起，最終在LCD上顯示當前濃度值，最后回到設(shè)置鍵，進行循環(huán)執(zhí)行。

3.2主要子函數(shù)程序設(shè)計

本設(shè)計除了主程序外，還定義了一些自定義函數(shù)，方便主程序調(diào)用，主要有初始化程序、顯示函數(shù)、報警顯示、報警子函數(shù)、按鍵檢測函數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)、中值濾波等。

4應(yīng)用與結(jié)果分析

本設(shè)計主要可用于室內(nèi)和室外的空氣質(zhì)量（主要是PM2.5）的檢測，可調(diào)節(jié)的報警濃度設(shè)計，可以長期用來檢測空間中的PM2.5濃度。例如：辦公室的空氣檢測和提醒、公共場合控煙、空調(diào)和通風口處等公共場所的PM2.5監(jiān)測。以下是對我們常見生活場景的檢測結(jié)果，具體如表2所示。的值相對較低，中午時間PM2.5的值偏高;辦公室一天之中PM2.5的值偏高，并且基本保持不變，原因可能是人員流動陛大的時候，PM2.5的值升高。

生活中應(yīng)對霧霾可采取的措施有：（1）霧霾天氣少開窗，最好不出門或晨練;（2）外出穿戴專業(yè)防塵口罩;（3）多吃一些木耳、豬血、等潤肺的食物，并且多吃一些梨，枇杷等潤肺的水果;（4）少量補充維生素D;（5）飲食清淡多喝蜂蜜水;6.盡量減少吸煙甚至不吸煙。

5結(jié)論

隨著霧霾天氣變得越來越嚴重，我們有理由且有必要采取一些措施來改善我們身邊空氣中的PM2.5指標。本設(shè)計就是基于這點，制作一個經(jīng)濟、簡單且實用的多功能PM2.5濃度檢測儀，應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，從而提高我們的生產(chǎn)、生活質(zhì)量。