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基于单片机控制的粉尘检测系统设计

李波;侯家泉

【摘要】近年来粉尘污染严重危害着人们的生活环境和身心健康,因此必须采取及

时有效的措施对环境中的粉尘质量浓度进行检测和控制.本设计应用激光散射原理,

基于STC89C52单片机控制,使用PMS3003粉尘传感器采集粉尘质量浓度作为模

拟信号,然后将模拟信号通过ADC0809转换器转换成数字信号,再将数字信号传送

到STC89C52单片机中,经过处理后在LCD1602液晶显示屏显示实时检测值,键盘

按键调节设置,蜂鸣器报警等,并用LabVIEW软件编写上位机程序与计算机连接显

示数据.

【期刊名称】《科技创新与生产力》

【年(卷),期】2019(000)004

【总页数】3页(P48-50)

【关键词】单片机;粉尘检测;激光散射粉尘传感器

【作者】李波;侯家泉

【作者单位】广州发展燃料港口有限公司,广东广州511457;广东惠州平海发电厂

有限公司燃料部,广东惠州516300

【正文语种】中文

【中图分类】TP274

国际标准化组织将粉尘定义为粒径小于75μm的固体悬浮物。现实生活中存在我

们周围的粉尘有PM1.0（空气中直径在1.0μm及以下的颗粒物，也称作超细颗

粒物）和PM2.5（空气中直径在2.5μm及以下的颗粒物）。PM2.5是PM10的

一部分，被称为细颗粒物，而那些直径超过2.5μm但不到10μm的颗粒物则被

称为粗颗粒物。在众多污染源中，粉尘污染越来越严重，粉尘作为衡量空气质量的

重要指标，因此，工业生产生活中对粉尘质量浓度的检测越来越重要。

1粉尘检测基本原理

国内外开发研制的粉尘检测仪器以及测量方法种类逐渐增多，如何表示粉尘质量浓

度的标准也都不一定相同，但是这些方法总体上可以表示为两大类，其原理分别基

于取样法和非取样法（见图1）。

本文使用基于激光散射原理的激光粉尘传感器，连续采集待测粉尘颗粒物并计算单

位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物的质量浓度分布[1]。设计

利用该原理测得的0～5V的电压模拟信号通过ADC0809转换器转换成数字信号，

然后将数字信号传送到STC89C52单片机中进行处理，处理完毕后将数字信号动

态地显示在LCD1602显示屏上，实现实时显示。通过键盘按键可以切换模式，在

设置模式中通过按键设置粉尘质量浓度的标准值，在运行模式中显示实时测量值，

如果实际值超过标准值，则蜂鸣器报警。该过程需要电源供电。

图1粉尘质量浓度检测方法

2粉尘检测系统总体设计

该设计主要由粉尘传感器模块，ST89C52单片机最小系统模块、ADC0809模数

转换器模块、LCD1602液晶显示屏模块、电源模块、蜂鸣器报警模块和键盘模块

等组成[2]。在这些模块中，键盘按键可以用来切换模式，在设置模式中通过改变

光标位置和上下按键调节粉尘质量浓度的标准值，在运行模式下观察粉尘质量浓度

的实时值；ADC0809模数转换器的作用是将PMS3003粉尘传感器采集的粉尘质

量浓度的模拟信号转换成质量浓度的数字信号，进而传输到STC89C52单片机中，

经过单片机的处理后在LCD1602液晶显示屏上动态地显示实时质量浓度值，当实

时质量浓度高于设定标准质量浓度时，蜂鸣器发声报警。系统总体结构见图2。

图2系统总体结构

该设计所采用的PMS3003激光粉尘传感器采用激光散射原理。当一束激光照射

在空气中的悬浮颗粒物上时，光会发生散射现象，与此同时在某一个特定的角度上

收集发生散射的光，这样就可以得到散射光强度随时间变化的曲线[3]。进而

PMS3003传感器中的微处理器就会基于米氏（MIE）理论进行一系列的计算，从

而得出被测粉尘颗粒物的等效粒径大小及单位体积内不同粒径大小的粉尘颗粒物的

个数。图3为PMS3003激光粉尘传感器各功能部分框图。

图3激光粉尘传