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基于单片机的细颗粒物检测系统的设计

随着现代工业发展，污染越来越严重，空气质量也越来越受人们关注。PM2.5检测

器也随之被广泛应用。

本课题所研究的PM2.5检测器采用STC89C52为核心控制器，利用气体传感器MQ-2、

ADC0809模数转换器的A/D转换原理，将被测的模拟量转化为数字量，然后已数字的形

式显示出来，实现基本功能。并且还使用keil软件进行所需要的程序的编程还有调试，

编程结束时，会生成一个hex文件，并将此文件导入已做好的仿真软件中，这样可检测

软件编程的正确与否。控制器STC89C52通过这些传感器和芯片，当环境中烟雾浓度或

可燃气体浓度等发生变化时系统会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号，以此来实

现烟雾报警，当烟雾达到一定的范围时，系统还可以加上驱动继电器工作，继电器可以

驱动负载，如换气风扇、报警信号灯、消火栓水龙头开关等。实现智能报警控制。

关键词：气体传感器MQ-2；空气质量检测；单片机；智能控制

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目录

1绪论2

1.1课题的研究背景2

1.2课题的研究目的与意义2

1.3PM2.5检测器的发展与现状2

1.4课题的研究内容3

2PM2.5检测器的总体方案设计4

2.1系统的功能要求4

2.2系统的技术要求4

2.3系统的组成及方案设计4

3系统的硬件设计5

3.1主控电路5

3.2烟雾探测电路的设计7

3.2.1MQ-2介绍8

3.2.2ADC0809介绍8

3.3数码管显示电路设计9

3.4声光报警提示电路10

3.4.1灯光提示电路10

3.4.2声音报警电路11

3.5按键电路11

4系统的软件设计13

4.1软件介绍13

4.2系统程序流程图14

5PM2.5检测器的测试结果及结论16

5.1调试16

5.2结论18

1绪论

1.1课题的研究背景

随着社会的发展，工业的发展，城市家庭的私家车持有量剧增，气候的变化使污染物

不断积累，还有草原的沙漠化，生物质燃烧量，如秸秆焚烧，对大自然的排放的废物越

来越多，其中对空气质量有着比较大的影响，最明显的就是近几年的雾霾现象，就是空

气质量明显下降所表现出的现象，形成这一现象原因就是空气中细颗粒物的含量过高的

所产生的，细颗粒物又称作PM2.5.PM2.5面积大，颗粒直径下，活性强，有可能附带有

毒、有害物质，例如，重金属、微生物等，而且在大气中的飘行距离比较远，在空气中

滞留的时间也比较长，从而对人们的身体的健康产生一些影响.

1.2课题的研究目的与意义

人们的身体健康会受细粒颗粒的影响，因为细粒颗粒物的直径足够小，就可以足够

的深入呼吸道。10μm直径的细粒颗粒会在呼吸道上随着时间进行积累，2μm以下的，

因为细粒颗粒足够的小，就可以足够的深入呼吸道的内部。如果肺泡有细粒颗粒物，则

通气功能会被其影响，人体就会有缺氧的可能。细颗粒物会使呼吸道受刺激，咳嗽，呼

吸困难，降低肺功能，加重哮喘，导致慢性支气管炎，心率失常，因此，对细颗粒物进

行研究并预防就很有必要，此时可利用烟雾传感器对空气进行检测，如果目标空气的

pm2.5含量超过预定值，则烟雾传感器报警，此时就不适宜在此空气条件下进行活动。

而且最近几年火灾事故的频发，使得人们提高了对火灾的警惕，故烟雾传感器可用于火

灾易发生的场所，对于火灾的预防和检测起到非常显著的作用

1.3PM2.5检测器的发展与现状

国内外有很多PM2.5检测器，主要由信号采集，信号处理，数字显示以及对参数控

制等一些部分组成。世界各国对PM2.5检测都做了大量的研究，开发出一系列检测器，

尤其是细颗粒物浓度传感器的出现，解决了粉尘以往传感器不能实时监测作业场所细颗

粒物浓度的问题。

国内PM2.5检测技术发展比较晚，主要以采样器，直读式检测器为主，最近几年，

随着信息技术的发展及光电技术，计算机技术的提高，国内产的GCG500传感器在市场

上得到了广泛的使用。

1.4课题的研究内容

烟雾报警器，主要检