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基于单片机和DSM501测量PM2.5

【摘要】设计了一种基于51单片机的灰尘检测仪，主要的元器件有

AT89C52，DSM501，还有简单的液晶显示模块LCD1602。此设备可用于检测

室内的PM2.5的单位时间内的数目，使使用者对室内的PM2.5的含量有一个直

接的认识。

【关键词】PM2.5检测仪;单片机;DSM501

PM2.5，最近大家都在讨论的一个名词，雾霾现象的频发，使人们对PM2.5

的关注度越来越高。PM2.5有可以叫做可如肺颗粒物，它在空气动力学当量直径

小于等于2.5um的颗粒，且能够较长时间的悬浮于空气之中，它在空气中的浓度

越高时，就代表发生雾霾的可能性越大。

2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细

颗粒物。细颗粒物的主要化学成分主要包括有机碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸

盐、硫酸盐、铵盐、钠盐（Na+）等粒子。

雾霾不仅对我们的环境有很大的危害，对我们身体造成的危害更加不可忽

视。由于PM2.5粒子半径径小，表面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（如，

重金属、微生物等），且在大气中的停留时间较长，就可以直接进入我们的肺部，

将传染病等带入我们的体内，对我们的健康造成直接的危害。PM2.5既可以源于

自然，也可以源于人为。自然来源不是造成PM2.5超标的主要原因。绝大部分

的来源东都是人为的，我们主要介绍长沙PM2.5的主要来源。其来源可以分为

两类。第一直接排放的颗粒物，包括汽车尾气，道路扬尘，以及秸秆的焚烧。第

二类是二次颗粒物的污染，主要是前体物氮氧化物、SO2、挥发性有机物等排放

到空气中，通过化学反应产生的硝酸盐、硫酸盐、二次有机气溶胶等。对于这些

人为造成的超标，我们无法在短时间内解决。因此暂时先只能设计一种PM2.5

的测量装置。在一定程度上保护我们自己。

1.总体框图设计

该检测仪的芯片选用的是AT89C52的单片机，该单片机与传感器DSM501，

蜂鸣器，LCD1602构成的系统。利用DSM501进行数据的采集，AT89C52进行

数据的处理。可实现如下的功能：LCD1602进行当前PM2.5浓度的实时显示，

当被测量对象的值大于阈值时，蜂鸣器进行报警，提醒人们对室内环境进行处理。

图1检测仪系统框图

2.硬件电路介绍

2.1系统电路

因为DSM501采用的PWM脉宽的调制输出，因此能和单片机进行很好的兼

容，也就是说：DSM501采集到的信号能够直接被单片机使用，进行运算。电路

图如图2所示。

2.2LCD1602液晶显示

LCD1602采用长沙太阳人公司生产的产品。该产品它是一种专门用来显示

字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符

位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每

行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。1602LCD是指显示的内容

为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

图2简略电路图

图3输出波形

图4粒子数目与低脉冲率

2.3DSM501传感器

DSM501是韩国SYHITECH专利产品，其特点是：采用PWM脉宽调制输

出、采用粒子计数原理、可以灵敏检测到空气中的粒子直径在1um以上悬浮物、

其中有一个内置的加热器，可以将周围的空气自动的吸入其中进行检测、并且尺

寸很小，重量很轻，容易安装使用。

DSM501共有5个引脚，其中输出脚为2脚和4脚，区别在于2脚的粒子检

测的最小值为1微米，而4脚的检测最小值为2.5微米，3脚接5V的电源，5脚

接地，1脚作为控制脚，外接电阻调节4脚的灵敏度。

DSM501的工作电压是5.0V?±0.5，最大工作电流为90mA。当检测到1微

米以上的粒子时，会输出0.7V左右的低电平，当没有粒子时，输出的是4.5V左

右的高电平。可以通过低脉冲率计算出单位时间内空气中的粒子数目。输出波形

如图3所示。