2021年10月08日 | 基于51单片机的PM2.5+温湿度检测仪

一.硬件方案

单片机实时通过ADC0832转换芯片采集GP2Y1010AU粉尘传感器的粉尘的浓度，和读取环境的温湿度，通过单片机的数据转换处理后在液晶屏上显示空气中的质量，当测量空间中的粉尘浓度、温度、湿度大于设置值时，蜂鸣器和发光二极管发出声光报警。粉尘的浓度、温度、湿度报警值可以通过按键进行设置。

主要由51单片机(STC89C52/51、AT89C52/51)+LCD1602液晶+ADC0832+蜂鸣器+DHT11温湿度传感器 +按键+GP2Y1010AUOF粉尘传感器+发光二极管设计而成；如图：

二.设计功能

（1）LCD1602液晶第一行显示当前测到PM2.5空气质量值，第二行显示当前温度和湿度值。

（2）使用夏普的GP2Y1010AUOF粉尘传感器实时检测空气中的PM2.5值并通过1602显示出来，检测更加准确。

（3）当粉尘浓度值高于设定值时、温度湿度超出上下限范围，蜂鸣器和指示灯会发出声光报警。

（4）PM2.5值具有等级划分功能。用3个不同颜色的指示灯指示不同范围。绿灯亮表示环境良好，黄灯亮表示轻度污染，红灯亮，表示重度污染。

（5）本系统设置有4个按键，除1个为复位按键外，其他三个按键用来设定浓度报警值的，分别为减键、加键、设置键，设定的参数具有掉电保存，保存在STC单片机的内部，上电无需重新设置。

三.设计原理图

（1）原理图主要采用AD软件进行设计,如图：

（2）Protues仿真图如下：

（3）PCB图如下：

四.软件设计

主程序源码

/************************************************

** 函数名称 ： void main(void)

** 函数功能 ： 主函数

** 输    入 ： 无

** 输    出 ： 无

** 说    明 ：

************************************************/

void main(void)

{

double PM,pm1,pm2;

int PMVAL=0,HPM=200,PM_count=0,pm1_count=0;

uchar T1_data=0,R1_data=0,T2_data=0,R2_data=0;//温度、湿度变量

uchar shezhi_flag=1,Mode_flag=1,n=1;//设置变量

uchar bueezr_flag=0,count=0,buzzer_time=9;//蜂鸣器报警变量

uint Mode_count=0; 

uchar disp[16]  ={"PM2.5:0000ug/m3 "};

uchar disp1[16]= {"T :00C    RH:00%"}; 

uchar Tx_Buf[15];

  InitUART(); //初始化串口                                   

LCD_Init();

    WriteChar(1,0,16,disp); //在第一行显示‘内容’

WriteChar(2,0,16,disp1); //在第二行显示‘内容’

while(1)

{

T1_data=Read_TRH(0,0);//温度

disp1[3]=T1_data/10+0x30;//十位

disp1[4]=T1_data%10+0x30;//个位

R1_data=Read_TRH(1,0);//湿度

disp1[13]=R1_data/10+0x30;//十位

disp1[14]=R1_data%10+0x30;//个位

pm1+=read_data(1);

if(++PM_count>=20)

{

  PM_count=0;

    pm1=pm1/20;

pm2+=pm1;

pm1=0;

if(++pm1_count>=5)

{

pm1_count=0;

PM=pm2/5;

PM=PM*50/255;

PM-=4;

    PM/=5;

PM*=1000;

PMVAL=PM;

PMVAL+=235; PMVAL=PMVAL/9;

if(PMVAL>=9999)PMVAL=9999;

WriteCOMDATA(0x86,0);

if(PMVAL<0)//PMVAL=0;

{WriteCOMDATA(0+0x30,1);PMVAL=abs(PMVAL);}

else WriteCOMDATA(PMVAL/1000+0x30,1);

WriteCOMDATA(PMVAL/100%10+0x30,1);

WriteCOMDATA(PMVAL/10%10+0x30,1);

WriteCOMDATA(PMVAL%10+0x30,1);

PM=pm1=pm2=0;

}

}

/*调用报警函数，温湿度是否在设定范围内*/

//温度值与报警值比较

if(T1_data {

bueezr_flag=1;//报警标志位置1

}

else if(T1_data>T1H)

{

bueezr_flag=1;//报警标志位置1

} 

//湿度值与报警值比较

if(R1_data {

bueezr_flag=1;//报警标志位置1

}

else if(R1_data>R1H)

{

bueezr_flag=1;//报警标志位置1

}

//PM值与报警值比较

if(PMVAL>HPM)

{

bueezr_flag=1;

} 

if(T1_data>T1L&&T1_dataR1L&&R1_data {

bueezr_flag=0;

BUZZER=1;

}

/*******蜂鸣器报警********/

count++;if(count>buzzer_time*10)count=buzzer_time+1;

if(count%buzzer_time==0 && bueezr_flag)

{

BUZZER=~BUZZER;//蜂鸣器取反  发出声音提示

}

/*******Mode键设置报警参数********/ 

if(Mode==0 && Mode_flag)

{  

WriteCOMDATA(0x0F,0);//LCD显示光标

Delay(100);

if(Mode==0)

{

BUZZER=1;

bueezr_flag=0;

Mode_flag=0;

shezhi_flag=1;

n=1;

while(1)   

{                                 

key();

if(Mode_count>6)

{

Mode_count=0;shezhi_flag=0;

//当下限值大于上限值时，蜂鸣器鸣叫1S提示，参数设置有误

if(T1L>T1H || R1L>R1H)

{

BUZZER=0;Delay(1000);BUZZER=1;

}

//否则退出设置页面，返回主页面

else 

{

WriteCOMDATA(0x0C,0);//关闭LCD光标

Delay(10);

n=0;

break;

}

}

else Mode_count=0; 

shezhi_flag++;

if(shezhi_flag>5)shezhi_flag=1;

if(shezhi_flag==1 || shezhi_flag==5)n=1;

pm1+=read_data(1);

if(++PM_count>=20)

{

  PM_count=0;

    pm1=pm1/20;

pm2+=pm1;

pm1=0;

if(++pm1_count>=15)

{

pm1_count=0;

PM=pm2/15;

PM=PM*50/255;

PM-=4;

    PM/=5;

PM*=1000;

PMVAL=PM;

PMVAL-=480; PMVAL=PMVAL/3;

if(PMVAL>=9999)PMVAL=9999;

PM=pm1=pm2=0;

}

}

}

}

}

}

/********LCD1602显示********/      

//WriteChar(1,0,16,disp); //在第一行显示‘内容’

WriteChar(2,0,16,disp1); //在第二行显示‘内容’

}

}