基于單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李軒 李姿

【摘要】隨著空氣污染的日嚴(yán)重，監(jiān)測(cè)空氣中污染物的含量也是越來越重要。此次設(shè)計(jì)的基于AT89C51的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就可以通過檢測(cè)空氣中PM2.5粉塵的數(shù)據(jù)檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量的檢測(cè)。LCD1602顯示粉塵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來區(qū)分空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良中差。

【關(guān)鍵詞】AT89C51;模數(shù)轉(zhuǎn)換;液晶顯示

1. 設(shè)計(jì)背景

在當(dāng)今，社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步越來越快，如發(fā)電、冶金、石油、化學(xué)、紡織印染等各種工業(yè)過程，或者冬天供熱、家居烹調(diào)過程中燃煤與燃?xì)饣蛉加蜔o(wú)法完全燃燒所排放的煙塵。各類交通工具在行駛過程中使用燃料時(shí)向大氣中排放的尾氣。從而造成了環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，然而空氣污染是環(huán)境污染的主要因素，空氣污染主要成分是PM2.5，所以我們基于此因素設(shè)計(jì)了環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2. 設(shè)計(jì)原理

本次設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為核心的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)利用了的單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD1602液晶顯示、PM2.5粉塵監(jiān)測(cè)模塊、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換、按鍵、蜂鳴器報(bào)警和LED指示燈組成。各個(gè)模塊通過單片機(jī)所編寫的程序來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工作，最后通過所有模塊的整合形成一套完整的系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)中是將PM2.5粉塵量作為檢測(cè)量，檢測(cè)到的模擬量由ADC0832轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)發(fā)給單片機(jī)，LCD1602將監(jiān)測(cè)到的數(shù)值顯示出來。

ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。

GP2Y1010AUOF粉塵檢測(cè)傳感器是由紅外發(fā)光二極管，光電晶體管，粉塵通入孔，靈敏度調(diào)節(jié)按鈕和放大電路組成。GP2Y1010AUOF粉塵檢測(cè)傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

當(dāng)空氣流過，它里面的紅外發(fā)光二極管和光電晶體管，紅外發(fā)光二極管向外發(fā)送紅外光，當(dāng)空氣中有PM2.5阻礙紅外光時(shí)，紅外光則可以反射，光電晶體管接收到紅外光，所以信號(hào)輸出引腳電壓發(fā)送變化，則可以檢測(cè)PM2.5的數(shù)量。

在可視聽部分中，可視部分采用LCD1602來顯示空氣中PM2.5的值，第一行顯示測(cè)量值，第二行顯示設(shè)定值。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的PM2.5粉塵數(shù)量值小于報(bào)警值一半或一半以上時(shí)，綠色LED指示燈亮，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的PM2.5粉塵數(shù)量值大于報(bào)警值一半時(shí)，綠色LED指示燈熄滅，黃色LED指示燈亮，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的PM2.5粉塵數(shù)量值大于報(bào)警值時(shí)，綠色LED指示燈和黃色LED指示燈熄滅，紅色指示燈亮，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物照片如圖2所示。

3. 結(jié)論

在此次環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用了基于keil軟件進(jìn)行單片機(jī)編程。在調(diào)試的過程中，整個(gè)程序經(jīng)過了多次的調(diào)整和改進(jìn)，使測(cè)試數(shù)據(jù)程序更加完美，使系統(tǒng)的運(yùn)行方式更加流暢。單片機(jī)作為主要的核心控制芯片，它可以完成對(duì)數(shù)據(jù)源的分析并且對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行控制，并且能顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警。此次設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)新系統(tǒng)是一套完好的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以完好的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中的PM2.5數(shù)值并且反饋，具有良好的操作使用空間，操作簡(jiǎn)單沒有危險(xiǎn)，使用范圍廣，有良好的市場(chǎng)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟曉艷;魏楨;王瑞斌;李健軍;余予;;灰霾試點(diǎn)城市PM_（2.5）濃度特征及其影響因素分析[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年09期

[2]楊新興;馮麗華;尉鵬;;大氣顆粒物PM2.5及其危害[J];前沿科學(xué);2012年01期

作者簡(jiǎn)介：李軒（1997.05.14），內(nèi)蒙古赤峰市人，現(xiàn)學(xué)習(xí)于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。通訊作者：李姿，（1982-），女，遼寧沈陽(yáng)人，講師，碩士研究生，沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院，電氣教研室主任，現(xiàn)主要從事電類基礎(chǔ)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的相關(guān)教學(xué)工作。