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单片机的pm2.5空气质量检测系统设计(附件)

2023-01-01 19:20编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要因为现代科技一直在向前发展,在发展的同时也带来了副作用也在影响人们的日常生活,就是空气污染,而雾霾就是空气污染代名词。 雾霾,它是空气污染物重要组成之一,它一直有很高的关注度,现在它不仅仅在普通老百姓中有着很高的关注度,而且在各个国家的环境部门也都挂上了号,成为了重点治理对象。PM2.5,它是雾霾的重要组成之一,PM2.5是空气中直径小于2.5um的微颗粒物的代称,因为PM2.5的直径小活性强,容易掺杂对大家身体有害的物质,对人们的身体健康和空气环境污染有着重大的威胁。由上描述可知,PM2.5对人们的日常生活具有很大威胁,因此显得针对PM2.5的检测是关键,所以本设计将侧重点放在对空气中PM2.5的实时监测和检测,本设计将以AT89C52单片机作为主要部件,相应传感器为辅助,以便于对空气环境中的PM2.5进行监测。并将人机交互界面设计简洁且传达的内容准确。以便于在现实使用中人们能够实时的了解自己所在的空气环境。
目录
一、 绪论 1
(一) 课题研究的背景及现实意义 1
(二)本课题的主要研究内容 1
二、课题需求分析 2
(一) PM2.5的危害 2
(二) 单片机的特点 2
三、硬件方案设计 3
(一)系统框架设计 3
(二)硬件电路设计 3
(三) 单片机最小系统 3
(四)采集电路设计  5
(五)液晶显示模块设计 5
(六)发光报警电路的设计 7
(七)供电电路的设计 8
四、软件方案设计 8
(一) 开发环境 9
(二) 主体程序设计 9
1.设计流程 9
2.初始化编程 9
(三)中断程序设计 10
(四)系统调试与验证 11
1. 硬件调试 11
2.软件调试 11
3.软件下载 11
4.验证 11
五、总结 14
致 谢 15
参考文献 16
附录一 总原理图 17
附录二 源程序代码 18
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附录三 毕业设计实物成果展示 24
附录四 元器件清单 25
一、 绪论
(一) 课题研究的背景及现实意义
中国改革开放以来,经济,工业等许多方面都有飞速的进步,现在老百姓的生活品质是以前不可比较的,但是,在经济的飞速发展的同时,也为老百姓的生活带来了烦恼以及健康方面的安全隐患,它就是雾霾,它的存在,无时无刻都在侵害着人们的呼吸,现在正在威胁着老百姓的生命健康,所以我们要重视起来,在不健康的有污染的环境里生活,有再多的经济上物质上的享受都是不值得的。
雾霾包含很多有害物质它不仅仅影响老百姓日常生活,更甚至威胁到人们的生命健康。相关资料表明,在雾霾污染严重的环境下长期生活,人口死亡率明显高于没有受到雾霾污染的城市。
为了有效控制住雾霾对环境造成的污染,减少能够威胁到人们生命健康的不利因素,设计并且完成关于PM2.5空气质量检测系统,对空气质量实时监控检测,及时报警提示,对改善生活环境和减少人们因为雾霾造成的身体健康问题,起到了一定而有效的作用。
(二)本课题的主要研究内容
PM2.5对人们的生活质量有着很大影响,本论文首先研究什么雾霾,以及雾霾的成分还有雾霾对人们造成的危害。这样才能实时有效的控制住雾霾,本设计将侧重于对PM2.5的检测将有利于从根本上解决雾霾,控制雾霾!
本设计是基于单片机完成的,将51单片机作为本设计的核心,较为精简,方便且实用,能够使人们及时了解自己所处的空气环境和质量,方便自己及时做出判断,采取防护措施。
课题的主要思路是实现对PM2.5数值的检测,由粉尘传感器和相应的检测电路来采集生活环境中的PM2.5的样本,由模数转换电路将检测到的PM2.5数据电路输出的模拟信号转换成数据,发送给AT89C52芯片,进行数据的处理并分析,将分析结果显示在屏幕上,直观方便并且一目了然,检测到的PM2.5数值超过预设值,会将信号传输到报警电路,接到信号后报警电路蜂鸣器响起做出提示,同时LED指示灯闪烁。
另外,本设计以24小时之内PM2.5的平均值的标准值为依据将人们生活的环境中的空气质量分为六个等级。空气质量等级,如图1(24hPM2.5的平均值标准)所示。
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图1(24hPM2.5的平均值标准)
通过空气质量等级表,方便设计单片机的报警电路的时候的调控,也能够更准确的显示测试出的数据来进行有依据的报警提示。
二、课题需求分析
PM2.5的危害
PM2.5体积很小,它的直径小的难以想象,甚至只有我们头发丝的二十分之一,但是对人们生活的影响仍然起到不可忽视的作用,要重视它的存在,持续的雾霾天气,它不但影响着我们的生命健康,还污染我们的生活环境。PM2.5它还有一个称呼那就是“可入肺颗粒物”,它相比较PM10,由于PM2.5的直径小它随时入侵人体的肺部,影响着肺部的正常功能,对人们的呼吸、心血管、神经中枢系统等都会造成一定的伤害。PM2.5会降低城市的能见度,也会让阴霾天气频繁出现,对我们日常出行安全造成巨大威胁,导致发生车祸等交通意外。
单片机的特点
单片机是单片微控制器的简称,虽然集成在一个小芯片上但是它拥有完整的计算机系统,具有计算机所需要的部分器件,它具有高集成度、实际应用能力强,控制功能较优,电压小,低功耗等优点。应用涉及广泛,在诸多领域都有广泛的应用。
三、硬件方案设计
(一)系统框架设计
本设计是以51系列中的AT89S52单片机作为整个系统的核心,和其它辅助元器件组成,包括DC0832模数转换芯片、粉尘传感器采集模块、LCD1602的液晶。
PM2.5的信息是由PM2.5粉尘传感器负责检测,再由AD转换电路进行信息转换,最后由单片机最小系统来运算,在得到数据后会将数据显示在LCD1602液晶屏幕上面,同时还有报警电路来提示报警,会有LED灯发出灯光,且有峰鸣报警器发出声音提示
整体的系统框架图如图2所示。
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图2(整体的系统框架图)
(二)硬件电路设计
硬件电路是根据需求的功能和使用场景,绘制出电路原理图,下文将详细描述硬件之间的连接。
单片机最小系统
单片机最小系统是保证单片机不仅能够正常工作还能稳定进行其它工作,它虽然是集成在一个小芯片上但是它拥有整套的计算机系统。类似于一个小型的电脑设备。作为控制的核心,有输出设备、定时器,能作为控制时间的核心,有通讯的接口,将所有需求的功能都集成在这个小芯片上。

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