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基于单片机的灰尘检测系统的硬件电路设计

摘要：本课题研究如何检测当前小范围空间中空气所含灰尘含量，实时显

示当前空气中灰尘浓度，并设置报警值，形成一个集监测，报警的小系统。该系

统可以给人们的出行，室内外活动提供空气状况的直观数据，便于使用者做出判

断。

标签：单片机;灰尘;检测

1引言

在人们对生活质量的要求进一步提高时，一个适宜的生活环境便显得尤为重

要。当年轻人晨跑或夜跑时，当老年人晨练时都需要关注当前的空气状况是否适

合运动。人们关切他们吸入的空气是否干净，是否影响身体健康。因此拥有一个

便携的灰尘检测仪器对人们来说必要的，特别是那些对粉尘过敏的人来说，这

款仪器区别于天气预报中的某一区域灰尘浓度，它测到的是当前空间的灰尘浓

度，更贴近人们的生活，也更能满足人民的需求。

2.1总体设计思路

根据51单片机搭建最小系统（添加外部复位和时钟电路），然后依次设计出

LCD1602液晶显示与单片机的接线电路，蜂鸣器报警电路，按键电路以及

AD0832、51单片机和灰尘传感器的外部连接电路，电源输入电路等。由LCD1602

来充当仪表显示出颗粒物浓度值，通过按键来设置灰尘浓度警戒值，当灰尘浓度

超过警戒值时，蜂鸣器报警。按键部分由三个开关组成，其中两个开关为增减按

键，另一个按键用来进入设置警戒值模式。系统整体框图如下：

3硬件电路设计

3.1报警电路

由单片机的P1.4引脚接到三极管的基集，如图2，当P1.4引脚为高电平，

会使得三极管的基集与发射集正偏且大于0.7V，三极管导通，此时电源VCC相

当于接到蜂鸣器的正极，蜂鸣器发光二极管同时工作。反之当三极管的基集为低

电平，5伏电源没有与蜂鸣器与二极管接通，则蜂鸣器与发光二极管均不工作。

3.2按键电路

如图3所示，三个按键的一段分别接在单片机的P3.5引脚、P3.6引脚、P3.7

引脚，另一端共地，当一个按键按下时，就把低电平信号送到单片机相应的引脚，

而单片机的各引脚未接入外部设备时原本是高电平的，因此当一个点电平出现

时，可用程序来实时监测引脚的电平状态，当然程序中应该考虑到抖动的问题，

消抖是按键程序必不可少的部分，这样才能准确的检测。

3.3传感器连接电路

如图4，P13端通过Q2来驱动灰尘传感器，P13引脚输出的电流通过R7限

流后，基集的电流较弱，但三极管有放大作用，进而能驱动灰尘传感器。传感器

的模拟输出引脚OUT送到ADC0832的模拟输入通道0，再加上输出端与输入端

不能同时工作，所以可将两个引脚接到一起接到单片机的P3.4引脚。

3.4液晶显示电路

液晶显示LCD1602与单片机的固定接法如图5所示：

4总结

本文以空气中灰尘检测为研究目标，首先分析了研究背景，然后确定总体方

案，最后进行了一系列的电路设计，实现了灰尘检测系统硬件部分的设计。然而，

由于篇幅限制，本文只针对硬件电路进行了分析设计，未软件部分进行分析，此

部分有待完善。

参考文献

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