PM2.5检测系统毕业设计

毕业设计（论文）专用纸Ⅰ摘要大气颗粒物污染对人类健康和生态环境造成了很大的影响，这让人们逐渐重视起对细颗粒物PM2.5检测技术的研究。本文阐述了PM2.5浓度检测的五种方法，在对上述各方法分析总结的基础上针对日常生活中PM2.5污染检测的实际需求，设计了一种PM2.5浓度检测的方案。本设计通过GP2Y1010AU0F粉尘传感器采集周围环境空气中PM2.5的浓度值，由ADC0832模数转换芯片将传感器输出的模拟电压转信号转换成数字信号，并将数据传送给单片机STC89C52。单片机分析处理数据得到最终的检测结果，将其显示在LCD1602液晶屏上。当检测到的PM2.5浓度值大于预先设置的PM2.5浓度值时，蜂鸣器和发光二极管发出声光报警。本论文对这些功能模块进行了设计，并制作电路实现了相应的功能。通过进一步的调试与集成，实现整个系统的功能，达到检测目的。关键词：PM2.5；粉尘传感器；检测系统毕业设计（论文）专用纸ⅡAbstractThepollutionofambientfineparticulatematterhasagreatnegativeeffectonhumanhealthandtheecologicalenvironment.ItmakespeoplegraduallypayattentiontothedetectionofPM2.5.Inthispaper,describedfivekindsoftestmethodsofPM2.5.IntermsoftheactualdemandofPM2.5pollutiondetectionindailylife，thispaperputsforwardadesignofPM2.5testsystem.ThisdesignusestheGP2Y1010AU0FdustsensorcollectedofPM2.5concentrations.Inaddition,sensoranalogquantityturnintodigitalquantitybyADC0832anddataistransmittedtotheMCU.Single-chipmicrocomputerprocessdatatogetlastdetectresultontheLCDscreen.WhenthePM2.5testconcentrationisdetectedisgreaterthanthepresetconcentration,thebuzzerandthelight-emittingdiodeemitwillsoundandlightalarm.Inthispaper,designedthefunctionmodulesandrealizedthecorrespondingfunctionbyproductioncircuit.Throughfurtherdebuggingandintegrationtoachievethefunctionofthewholesystem，soastoachievethepurposeofdetection.Keywords：PM2.5；DustSensor；DetectionSystem毕业设计（论文）专用纸目录摘要...........................................................................ⅠAbstract.....................................................................Ⅱ一绪论.......................................................................１1.1研究背景及意义.....................................................１1.2国内外研究现状.....................................................２1.3研究的主要内容.....................................................３1.4本章小结.............................................................３二系统总体方案设计.....................................................４2.1总体方案设计........................................................４2.2系统硬件选型........................................................６2.3本章小结.............................................................７三硬件电路设计...........................................................８3.1主控制器模块........................................................８3.2粉尘传感器模块.....................................................９3.3模数转换模块........................................................103.4液晶显示模块........................................................103.5电源模块.............................................................113.6按键模块.............................................................123.7报警模块.............................................................123.8本章小结.............................................................12毕业设计（论文）专用纸四系统软件设计...........................................................134.1程序功能分析........................................................134.2系统程序设计........................................................134.3本章小结.............................................................16五安装与调试..............................................................175.1硬件安装.............................................................175.2程序调试.............................................................185.本章小结...............................................................18六结论与展望..............................................................196.1结论...................................................................196.1展望...................................................................19致谢...........................................................................20参考文献.....................................................................21附录一元器件清单附录二源程序毕业设计（论文）专用纸1一绪论1.1研究背景及意义随着工业的发展，各种新产品不断被制造出来，人们的生活水平得到了很大的提高。但是这些工业产品在生产、使用过程中造成的污染却越来越严重。工厂排放的工业废气，汽车排放的尾气、燃烧产生的烟雾、还有很多化学性爆炸等都可以导致大气的污染。大气污染使得空气质量恶化，会导致阴霾天气频繁出现，这种“不见天日”的天气让人们感到深深地恐惧。从1952年伦敦的杀人雾事件再到2013年北京雾霾持续不散的现象，无不透露出大气污染已产生了巨大的危害。造成大气污染的元凶就包括本课题要研究的对象PM2.5。虽然PM2.5在地球大气成分中含量很少，但它与空气中粗大颗粒物相比，富含更多的有毒、有害物质而且在大气中的停留时间长、输送距离远，对大气环境质量影响更大。因此，对PM2.5污染的检测和治理便显得越来越重要。我国于1982年由国家环境保护局首次发布《大气环境质量标准》，但并未规定PM2.5的安全阈值，随后在1996年、2000年和2012年进行了3次修订也没有针对PM2.5浓度限值做出修改。直到2012年2月29日，环境保护部公布了新修订的《环境空气质量标准》，才增设了细颗粒物（粒径≤2.5μm）浓度限值。与新标准同步还实施了《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》［1］。PM2.5是指环境空气中空气动力学当量小于等于2.5微米的颗粒物，也称细颗粒物、可入肺颗粒物。PM2.5被吸入人体后会进入支气管和肺腔，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心脑血管病等方面的疾病；这些细颗粒物还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的可溶性物质、有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更加大。通过对PM2.5浓度进行检测，得到一个现实的可参考的数据，让人们能很直观地知道PM2.5污染的严重程度。为了可以得到更准确、更科学的检测结果，要对PM2.5检测技术进行研究寻求更先进的检测技术。检测环境空气的PM2.5是做好预防PM2.5污染的第一步，也是为实施大气污染治理提供准确的技术数据的关键所在。对PM2.5进行科学、准确地检测，可以增强对大气PM2.5的预测预警，将研究成果应用到各地，可以提高政府对公共事件指挥应急水平，降低对市民健康的潜在危害，减少经济损失，促进社会稳定和谐，产生社会、经济和生态效应等。毕业设计（论文）专用纸21.2国内外研究现状对于PM2.5的检测，国内国外都拥有多种成熟的检测技术，包括地面PM2.5检测技术、基于卫星遥感技术的气溶胶光学厚度结合空间聚类分析预测PM2.5的浓度等［2］。目前，在地面检测空气中PM2.5浓度常用的技术主要有5种，分别是重量法，压电晶体法，光散射法，β射线法，微量振荡天平法。经过第一阶段的比对测试工作，中国环境检测总站开展的比对测试已取得一定成果，并提出可满足我国自动检测需要的PM2.5检测方法及其采用的相关仪器的关键技术指标要求。所提的三种PM2.5自动检测方法为：微量振荡天平仪器加膜动态测量系统（TEOM+FDMS）、β射线方法仪器加动态加热系统（β+DHS）、β射线方法仪器加动态加热系统联用光散射法（β+DHS+光散射）［3