摘 要本课题将嵌入式类型的PM2.5检测仪系统作为了研究对象，在研究过程中对这种系统的发展过程以及发展现状进行了广泛的研究，根据相关产品所能表现出的功能和性能，确立了本课题的设计内容。本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶显示屏、ADC0832转换器、PM2.5气体传感器和蜂鸣器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的PM2.5检测仪系统，实现了对待测环境中的PM2.5浓度的实施快速检测，能够将检测到的数据通过清晰的结果进行显示，反馈给使用者，与此同时在系统检测到PM2.5浓度超标时可以自动闭合继电器启动空气净化器来进行净化，另外用户也可以手动启闭空气净化器。这款系统的实现降低了市面上大多数产品的研发成本，更为重要的是解决了这些产品所表现出的普遍弊端，不但能够长时间稳定工作，工作过程中还不容易受到环境因素的干扰，经过了多种方式的系统测试之后，这款系统将所有的预期功能都得到了实现，如果能够将它推向市场，具有非常积极的意义。
目录
一、 引言 1
（一） PM2.5检测仪的发展背景 1
（二） PM2.5检测仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 PM2.5检测仪的方案设计 2
三、 系统硬件设计 3
（一） 最小系统电路设计 3
（二） PM2.5检测电路设计 4
（三） PM2.5浓度超标报警电路设计 6
（四） 检测器的液晶显示电路设计 7
（五） 空气净化器开关驱动电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） PM2.5检测仪的主程序流程设计 9
（二） 显示屏驱动子程序设计 10
（三） PM2.5浓度检测子程序设计 11
（四） PM2.5浓度超标报警子程序设计 12
（五） 空气净化器开关驱动子程序设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
列表 22
附录四 程序 23
引言
PM2.5检测仪的发展背景
在PM2.5检测仪系统的多年发展过程中产生了许多不同特色的版本，每个版本都借助了当时微处理器生产和应用技术，从最初的1位或者4位型微处理器到如今的32位或者64位型微处理器，设计师们总是能够根据当时微处理器所能表现出的最大性能，设计出适合PM2.5检测仪系统的程序代码并通过高性能微处理器去进行控制。
本课题将要设计的这款PM2.5检测仪系统经过多年的发展后，普遍都能够实现高清显示参数、模拟信号采集并转换成数字信号、采集环境中的PM2.5和蜂鸣式报警等一些功能，通过对现有的资料进行了详细查阅后可以总结出，PM2.5检测仪系统的性能优劣与其内部的主控器件的性能息息相关，在现在市场上，往往一些中高端的产品大多数都采用了全数字化微处理器芯片进行信号采集和处理，DSP处理器或者单片机和FPGA联合构建的架构是这些中高端产品最青睐的方案，由于DSP和FPGA芯片的内部硬件乘法器模块能够实现对信号快速的运算能力，尤其是需要一些卷积的算法，而大多数信号处理都需要这个运算过程，所以相比于单片机芯片，这种微处理器能够将数据运算过程表现的非常轻松。
所谓的PM2.5检测仪系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、LCD1602显示器、ADC0832采样芯片、GP2Y1010AU0F型PM2.5气体传感器和有源蜂鸣器等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的PM2.5检测仪系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。
PM2.5检测仪的国内外发展现状
目前国内外的许多企业推出的PM2.5检测仪产品都能够实现工作性能出色、输出结果精度较高的PM2.5检测仪控制系统，能够稳定的实现对参数的高清晰显示、模数转换、采集环境中的PM2.5和发出报警信号，本课题对该系统在国内外的发展现状方面进行了广泛的资料查阅和调研，发现PM2.5检测仪系统目前在国内已经不需要依赖进口，无论是内部核心技术的研发还是产品的组装，国内都已经形成了一条成熟的产业链，尤其是对于新型PM2.5检测仪系统的研发方面，国内外的研发者们通过对国际上优秀的设计案例进行学习和归纳，已经完全可以设计出自己的PM2.5检测仪系统。
本文主要研究内容
本课题设计的这款PM2.5检测仪系统采用了STC89C51单片机来作为核心处理器的方案，并且在STC89C51单片机片外结合了LCD1602显示器、ADC0832采样芯片、GP2Y1010AU0F型PM2.5浓度传感器和有源蜂鸣器等元器件，实现了如下设计指标：
1、能够将PM2.5检测仪系统的重要运行参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来；
2、能够进行快速的模拟电压和数字信号的转换，将外部待测模拟电压值进行低误码率转换后送入STC89C51单片机进行使用；
3、能够通过配置高性能的传感器探头将空气中PM2.5的浓度值快速转换为电压信号，并通过后续AD模块进行采集；
4、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号。
PM2.5检测仪的方案设计
本课题设计的这款采用STC89C51单片机微处理器来作为控制器的PM2.5检测仪系统在方案方面将采用下图1中的系统结构框图的架构来实现，液晶屏显示电路用于实现对空气中PM2.5浓度值的高清显示，采用了LCD1602液晶屏模块；GP2Y1010AU0F检测电路用于实现检测周围环境的PM2.5浓度的功能，将检测到的浓度值转换为模拟电压信号输出，随后通过ADC0832模数转换器芯片将模拟量转换成数字信号，接着送入单片机中进行处理和使用；报警电路采用有源蜂鸣器及其驱动电路，实现当PM2.5浓度超标时进行报警，报警阀值可以通过按键模块进行设置。

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