由于時代的進步和工業(yè)水平的進步，人民的生活水平得到極大的提高，對于生活環(huán)境的質(zhì)量的要求日益提高，PM2.5這一指標(biāo)愈來愈受到大眾的關(guān)注。如果環(huán)境質(zhì)量的數(shù)據(jù)可以以一種便捷的方式2獲取，人們便可根據(jù)所顯示的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)所處環(huán)境的質(zhì)量，以達到最佳的居住環(huán)境;生產(chǎn)中也可通過該系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)來控制得到安全的生產(chǎn)環(huán)境，這無疑是未來的發(fā)展方向，本文主要介紹一種便捷地測試環(huán)境中PM2.5含量的檢測器設(shè)計。

1 總體設(shè)計

本設(shè)計思路：信息采集→信息處理→信息顯示/報警。其主要模塊為單片機、溫濕度采集、粉塵傳感器、蜂鳴器報警、電源等模塊。單片機與溫濕度傳感器DHT11和粉塵傳感器DSM501構(gòu)成數(shù)字量采集系統(tǒng)，將采集到送入單片機處理，并將處理后的數(shù)據(jù)用液晶顯示器LCD1602呈現(xiàn)出來。它可實現(xiàn)如下功能：隨時設(shè)定報警的閾值;實時、快速檢測空氣

中溫濕度及粉塵濃度(即PM2.5濃度);當(dāng)濃度超出報警閾值時發(fā)出聲、光報警。系統(tǒng)硬件連接關(guān)系如圖1所示。

2 硬件設(shè)計

1)單片機電路

該系統(tǒng)采用STC12系列的單片機，用它作為該系統(tǒng)的控制芯片。

2)電源電路

利用AC—DC線性電源給整個系統(tǒng)供電。AC—DC電源將220 V的的市電轉(zhuǎn)換為5 V/1 A的直流穩(wěn)壓電，該電源調(diào)整速度快、紋波小、干擾小。

3)溫濕度傳感器電路

數(shù)字溫濕度傳感器DHT11是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號輸出溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)，確保產(chǎn)品具有卓越的長期穩(wěn)定性和極高的可靠性。傳感器包括一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，并與一個性能高的8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。

4)粉塵傳感器電路

灰塵傳感器DSM501可以感知煙草產(chǎn)生的煙氣和花粉，房屋粉塵等，加熱自動進氣裝置，可調(diào)電阻設(shè)置檢測灰塵的大小。采用與粒子計算器相同原理為基礎(chǔ)，檢測出單位體積粒子的絕對個數(shù)?？蓽y量1微米以上的微小粒子;體積小，重量輕，便于安裝;5 V的輸入電路，便于信號處理;內(nèi)藏氣流發(fā)生器，可以自行吸引外部大氣;保養(yǎng)簡單，可以長期保持傳感器的特性。

5)顯示電路

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用。具有80個字節(jié)的RAM，標(biāo)準(zhǔn)版社，1997的接口特性，適配M6800系列MPU的操作時序。模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、裝配容易，像素尺寸小，分辨率高。

使用時，可將P0與LCD的數(shù)據(jù)線相連，P2口與LCD的控制線相連，其中，LCD1602第4腳RS為寄存器選擇，第5腳RW為讀寫信號線，第6腳E為使能端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。因此在編寫軟件時需要做處理，使讀取正確。

6)報警電路

本系統(tǒng)中用聲音報警的方式，當(dāng)環(huán)境的溫濕度和粉塵含量超過預(yù)設(shè)值時，則會發(fā)出報警聲音。

7)震蕩和復(fù)位電路的設(shè)計

圖8中S1、C1、R4、R4構(gòu)成復(fù)位電路。單片機在上電后可以從初始狀態(tài)工作，同時若在工作過程中出現(xiàn)問題則可以通過按鈕手動復(fù)位。

圖9中C2、G1、C3構(gòu)成單片機的震蕩電路。本系統(tǒng)中由于單片機的內(nèi)部帶有震蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可。C2、C3兩個電容的目的是防止單片機自激。

3 軟件設(shè)計

計算機在完成一項工作時，必須按順序執(zhí)行各種操作。這些操作是程序設(shè)計人員用計算機所能夠接受的語言把解決問題的步驟事先描述好的，也就是事先編制好計算機程序，再由計算機去執(zhí)行。另外，一個有效率的控制系統(tǒng)還需要完善的算法，由算法繪制出相應(yīng)的流程圖，這樣根據(jù)流程圖編制軟件程序。

根據(jù)該檢測系統(tǒng)功能，系統(tǒng)軟件流程圖如圖10所示。

本次設(shè)計主要是能夠?qū)崟r顯示出當(dāng)前確切的溫濕度及粉塵含量。接通電源后將有一定緩沖時間，隨后向模塊發(fā)送命令，并接受模塊所發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)檢查校驗后，通過LCD1602顯示，點陣顯示溫濕度及粉塵濃度，如果沒有特殊情況，LCD會實時顯示當(dāng)前檢測的環(huán)境數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

本設(shè)計綜合利用單片機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和LCD顯示等知識，完成了單片機控制的溫度、濕度和顯示裝置的設(shè)計。比較系統(tǒng)地介紹了軟硬件設(shè)計方法。利用單片機C語言完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計。

1)把傳感器技術(shù)應(yīng)用到單片機控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對環(huán)境溫度和濕度的數(shù)據(jù)采集和讀取。

2)利用LCD液晶的顯示技術(shù)完成了環(huán)境溫度、濕度及顯示電路的設(shè)計。

3)外接了蜂鳴器報警模塊，在超過設(shè)定溫濕度上下限時自動報警。

由于單片機經(jīng)濟實用、開發(fā)簡便，因而在工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)自動化、家電智能化等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場。本文介紹的系統(tǒng)設(shè)計有一定的實用性，但該系統(tǒng)還需要在智能化方面加以改進。特別是在提高穩(wěn)定度和節(jié)省功耗等方面。