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基于51单片机的PM2.5浓度系统设计 
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  基于51单片机的PM2.5浓度系统设计    

 摘要:本文基于51单片机实现PM2.5的浓度检测仪设计。论文分为几部分,硬件的组装焊接,代码的编写,硬件焊接后进行程序编写完成检测等一些功能。接着围绕单片机作为核心,简单的进行了一个设计,这个设计可以检测身边PM2.5的浓度。现在中国的经济发展迅速,可环境却在日益恶化,所以环境保护越来越引起大家的重视。本设计包括了以下操作步骤,首先是查阅资料了解一些有关此类的专业知识,然后选取合适的元器件,把元器件用小型的焊接箱焊接起来。接着编写代码,对于代码部分,选用的是C语言来为其编写。本设计可以实时检测空气里面的污染物含量,对于家庭,学校以及一些相关部门来说可以用来检测浓度,这里所使用的主要元器件有PM2.5传感器,LCD液晶显示屏,物理按键等等,通过这些实现了对周围环境的实时检测,具备一定的实用参考价值。 
关键词:PM2.5 单片机;转换;实时
 
Design of PM2.5 concentration system based on 51 single chip microcomputer
Abstract: This design is a design for detecting PM2.5 in the air, that is, PM2.5 concentration detector. The paper is divided into several parts, the assembly and welding of hardware, the compilation of code, the function of connecting the good hardware through code, and so on. Then around the MCU as the core, a simple design is made, which can detect PM around. The concentration of 5. The social war is too fast now. From the beginning of the first World War, China has grown stronger and stronger every day. We can quickly compete with the United States, whether it's economic or convenient, but I find that China's environment is getting worse and worse. Why? This design is generally divided into several parts, hardware welding, software development, code writing, and so on. For the code part, the C language is used to write it. This design can be used in real-time air pollution content, family, school and other relevant departments can be used to test the concentration, the main yuan used. The device has PM2.5 sensors, LCD liquid crystal display, physical buttons, and so on. Generally speaking, this design is of great help to people's health. 
Key words: PM2.5 microcontroller, conversion, in real time
 
 
 
 
第一章 绪论
现在的社会不断发展,带来了科技水平的进步以及人均GDP的增涨,人们的生活水平也随之改善。但是事物都有两面性,经济发展必然会产生环境污染问题。在这个时代人们最关注的便是空气污染问题,人一旦没有空气支撑便会面临灭亡,空气里面含有许多成分,氧气作为重要组成部分是最至关重要的存在,但是空气中的污染物质是伴随着氧气一起被吸入肺中,这些污染物质包括汽车尾气等等,人一旦吸入肺就无法消化,这样对人的呼吸道会产生不良影响。这些空气污染问题不得不引起我们的注意,在我们的生活里,有很多地方通过生产加工排放出PM2.5,例如工厂,化工,汽车尾气,燃烧秸秆等等,本设计的主要目的就是使我们能够随时检测出我们周围空气中的PM2.5浓度,从而进行合理预防和规避。PM2.5是空气质量的重要衡量标准,空气中可吸入颗粒物的含有量多少与人类的呼吸道健康成正比关系。因此本文我们进行系统设计来实时监测空气中PM2.5的浓度,从而达到改善生活环境的目的。
以前我们使用的是老旧的单片机,类似AT89C51之类的,但是现在的时代日新月异,旧的事物必定会面临被淘汰的命运,这便是自然法则,对于单片机行业来说,它的种类繁多,有简易的也有复杂的,它被广泛的运用到日常生活中,类似冰箱空调,手机等等,产品无论大或小,都能用得到。它的优势相当明显:体积小、功能强大、性价比高,这些优势使单片机能够很好的被运用到PM2.5浓度检测装置中,并且能够发挥其简单便捷的作用,一定程度上保护了操作员工的身体[1]。
 
 
1.1 选题的意义与价值
什么是PM2.5呢?就是我们在生产制造过程中,或者开汽车,开飞机的时候所排放出来的有毒气体。在我们的日常生活中,呼吸道吸入的空气里面对我们危害最大的就是没有被气体化的物质。人们在日常工作中为了放大利益,选择了偷工减料,从而导致空气环境日益恶化,例如硫酸雨等等,都与此息息相关。日常空气中的固体悬浮颗粒可以很长时间漂浮着,相关环境部门便把空气里直径大于10um 的此物质叫做人类可见PM2.5。
这种固体颗粒不会被气体化,就像寄生虫一样,寄生在我们吸入的空气里,可以想象这样会对我们的身体健康产生多么恶劣的影响,它们在静止的空气里面会很快的沉淀;但是很难降落到地面上,非常可能会被人们吸入呼吸道里面,随着直径越小,吸入到人的呼吸道的深度越深,伤害只增不减。在日常生活中,经济水平的增涨促进人们对于生活品质要求的提高,活在当下,最重要的就是生活,需要有好的环境,好的空气质量,这些是人们工作生活学习的基础。 PM2.5已经对我们的生活构成了严重的威胁,对我们的身心健康,尤其年龄小一点的孩子有着很严重的危害,本设计可以实时检测PM2.5的浓度,提醒人们要注意保护环境,使人们时刻注意空气质量。
工厂里面PM2.5给职员和安全制造生产构成了严重危害。PM2.5浓度偏高会导致爆炸事故。PM2.5测试仪的研发可以便捷的在PM2.5浓度超过时发出警报,从而让工厂实时提出有效的方案。
1.2 研究综述
现在,外国的国家用光透的方法来测试PM2.5的浓度,这样可以快速准确的检测到我们周围空气的质量。在中国,技术尚且还没有达到这种水平,一些环境保护部门,中国的制造商生产的东西远不如外国,存在一定差距,毕竟中国经历了文革时期,有稍许的落后。这些原因导致中国落后于西方很多国家的,中国的产品卖的贵,就只想着赚钱,而且占用的空间很大,不光这些还非常的不省电,在本设计中PM2.5测试仪虽然很低价,可是很专一化,测PM2.5浓度那就是测PM2.5浓度,不搞一些花里胡哨的东西,在日常生活中,你感觉身边空气很浑浊的时候,那就是空气质量不好,说明空气里面的PM2.5的含量可能有点浓了,利用本设计器件,既可以测浓度,又可以测空气质量等级,非常便捷,经济实惠。而且在测试的时候用的时间少,至于数据呢那是实时的,也是现在测,在经过处理之后的数据立即显示在显示屏上,实用的一个设计。
1.3 课题的研究意义与目的
本设计写的初衷就是为了让我们知道如何测量日常生活中的污染物浓度值。让整个社会提高保护环境的意识,同时还让我们学习保护环境,珍惜生命。环境的污染不是一天造成的,是人们长期以来对环境的破坏所产生的种种恶果,通过这次设计让我学到了很多,例如硬件的连接,编译代码等等,我们不仅要学书本上上的知识,更加要知道人类不可以忘记初衷,没有了自然环境,人类生存不了,我们怎么对待环境对待大自然,生态环境就会怎么回报我们,本设计运用到了大量专业知识,收集相关资料,构思如何设计,都要花费很多的功夫。要经历种种测验,有条理的进行。本设计增强了我们用所学知识去解决我们所遇困难的能力。一方面基于51单片机的PM2.5颗粒浓度检测仪的设计能够使我们便捷地把PM2.5浓度不合格的地方传达给大家,有效地保护我们的生命安全。PM2.5颗粒浓度实时测量对与保护自然环境,为了自己家人身边人的安全,为了在很多艰苦环境下工作的人们,为人类可持续发展,都具有很强的必要性。
1.4 研究范围与内容
这次的设计的研究对象是PM2.5浓度测试仪。是对PM2.5传感器。LCD液晶显示屏等等的探究通过把每个元器件连接起来,最后可以实时检测空气当中的PM2.5的浓度,并且实现了设计大体上的功能,对于现在的社会环境,可以测量一定的污染物的浓度。
 
 
目录
第一章 绪论
1.1 选题的意义与价值····················································1
1.2 研究综述····························································1
1.3 课题的研究意义与目的················································2
1.4 研究范围与内容······················································3
1.5 研究视角与方法······················································3
第二章 PM2.5浓度检测的近况
2.1 PM2.5浓度测试的基本方法·············································4
2.2 海内外PM2.5检测仪的主要设计流程····································4
第三章 PM2.5浓度检测仪的有关硬件
3.1 系统硬件组成························································5
3.2 单片机定义··························································6
3.3 PM2.5传感器的基本构成··············································8
3.4 LCD显示内容·······················································11
3.5 闪光报警电路构成···················································13
第四章 软件程序设计
4.1 软件开发环境介绍···················································14
4.2 软件总体设计 ······················································14
第五章 程序编译和硬件测试
5.1 程序的编译与下载···················································20
5.2 硬件调试···························································23
5.3 实物功能演示·······················································24
第六章 结论
附录
致谢
参考文献
参考文献
[1] 陈卫红,邢景才,史廷明等.PM2.5的危害与控制[M].北京:化学工业出版社,2015.
[2 焦敬品,张强.便携式PM2.5测试仪的研制[J].仪表技术与传感器,2016
[3] 唐娟.PM2.5浓度在线监测技术的现状及发展趋势[J].矿业安全与保护,2017.
[4] 季晶晶,邹丽新,汤荣生,徐婷婷.具有自适应测量功能的空气PM2.5测量仪设计[J].现代电子技术,2010.
[5] 邹丽新,季晶晶,汤荣生.基于光散射的小型便携式PM2.5测量仪的研制[J].大气与环境光学学报,2008.
[6] 杨  欣.51单片机应用从零开始[M].北京:清华大学出版社,2016年01月.
[7] 胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,2016.
[8] 曾光宇,杨湖 ,王浩全. Technical Foundation and Application of Modern Sensors(第一版)[M].北京:兵器工业出版社,2015年3月.
[9] 李新光,董红光.哈特曼装置上PM2.5浓度的测量[J].东北大学学报,2016,28(4).
[10] 吴泉英,数字式PM2.5测试仪中的信号处理[J].苏州城建环保学院学,2016,12.
[11] 崔建国,石剑民.基于光吸收原理的BX型PM2.5浓度测试仪的设计[J].沈阳航空工业学院学报,2016.
[12] 谭浩强.C程序设计(第3版)[M].北京:清华大学出版社,2015
 
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