基于单片机空气质量检测二氧化碳 一氧化碳温湿度PM2.5检测系统的设计与实现

news2024/11/25 13:02:03

   功能介绍

  • 以51单片机作为主控系统；
  • 对空气空气中有毒有害气体进行监测；
  • 使用LCD1602液晶显示，采集到的PM2.5值通过单片机串口传输；
  • 通过传感器对室内PM2.5粉尘进行检查；
  • 通过按键设置的上限值；
  • 当检测到有毒气体PM2.5达上限时蜂鸣器进行声光报警，
  • 整个电路以5v供电；

 电路图


源代码

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>//printf串口输出头文件

#define uchar unsigned char
#define ushort  unsigned int
#define uint  unsigned long

#include "lcd1602.h"
#include "uart_trx.h"
#include "eeprom52.h"

#define RATIO 800		//系数，建议选择800-1000

sbit key1 = P1^0;//加键
sbit key2 = P1^1;//减键

sbit beep = P2^0;//蜂鸣器
sbit Fan = P1^3;//风扇

unsigned char pmBuf[7] = 0;//数据接收数组
uint PM25_Value = 0;     		//PM = ((pmBuf[1]<<8)+pmBuf[2])/1024*8*ratio
uint PM25_ValueMax = 200; //上限初始值

void EEPROM_WRITE()//EEPROM写入
{
		SectorErase(0x2000);//擦除扇区
	  byte_write(0x2001, (PM25_ValueMax>>8)&0xFF);//存储高8位
	  byte_write(0x2002, (PM25_ValueMax>>0)&0xFF);//存储低8位
	  byte_write(0x2009, 111);//存储校验值
}

void EEPROM_READ()//EEPROM读出
{
		if(byte_read(0x2009)!=111)//开机检测单片机是不是第一次使用，如果不是第一次使用，则先把数据存储一遍，再读取，数据就不会乱码
		{
				EEPROM_WRITE();//存储
			  delay_ms(100);
		}
		PM25_ValueMax = byte_read(0x2001)<<8 | byte_read(0x2002);//读取上限值
}

void Get_PM(void)//读取PM2.5值，具体的数据帧意思，请自行查阅芯片手册
{
    char i = 0;
    char j = 0;
    char k = 0;

	  COM.RX_Cnt = 0;
    if(COM.B_RX_OK == 1)//串口数据接收完成
    {
        for(i = 0; i<8; i++)
        {
            if((RX_Buffer[i] == 0xAA)&&(RX_Buffer[i+6]==0xFF))//判断接收的数据是否正确
            {
                goto find2;
            }
        }
        goto end2;
find2:
        for(j = 0; j<7; j++)
        {
            pmBuf[j] = RX_Buffer[i+j];//数据获取
        }

        PM25_Value = (unsigned int)((pmBuf[1]*256)+pmBuf[2])*5/2048.0*RATIO;//计算PM2.5值
        COM.B_RX_OK = 0;
    }
end2:
    return;
}



void main(void)
{
    unsigned int test;

	  EEPROM_READ();//开机读取存储值
    LCD_init();//1602初始化
    Uart_Init(2400);//串口初始化波特率2400
  
    LCD_write_string(0,0,"Pm2.5:    ug/m3 ");
    LCD_write_string(0,1,"PmMax:    ug/m3 ");
	  //显示上限值
	  LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
		LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
		LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
    while(1)
    {
			if (test ++ > 250)//大约250ms读取一次
			{
					test = 0 ;

					Get_PM();//获取PM2.5
					if(PM25_Value > 999)//限值，最大999
					 PM25_Value = 999;
					//显示PM2.5
					LCD_write_char(7, 0, PM25_Value % 1000 / 100 + 0x30);
					LCD_write_char(8, 0, PM25_Value % 100 / 10 + 0x30);
					LCD_write_char(9, 0, PM25_Value % 10 + 0x30);
					
					if(PM25_Value >= PM25_ValueMax)//超过上限，蜂鸣器报警
					{
							beep = ~beep;
						  Fan = 0;
						  delay_ms(100);
					}
					else
					{
							beep = 1;
						  Fan = 1;
					}
			}
			if(key1 == 0)//加键按下
			{
					delay_ms(10);//消抖
				  if(key1 == 0)
					{
						  beep = 0;
						  delay_ms(100);
						  beep = 1;
							while(key1 == 0);
						  if(PM25_ValueMax<999)PM25_ValueMax+=10;//上限最大到999，每次加10
						  //显示
						  LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
							LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
							LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
						  EEPROM_WRITE();//保存
					}
			}
			if(key2 == 0)//减键按下
			{
					delay_ms(10);
				  if(key2 == 0)
					{
						  beep = 0;
						  delay_ms(100);
						  beep = 1;
							while(key2 == 0);
						  if(PM25_ValueMax>=10)PM25_ValueMax-=10;//上限最小到0，每减10
						  //显示
						  LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
							LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
							LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
						  EEPROM_WRITE();//保存
					}
			}
			delay_ms(1);
    }
}

产品特点

        首先通过PM2.5粉尘传感器及检测电路对周围环境中的PM2.5的浓度值数据进行采集，由模数转换电路将PM2.5检测电路输出的模拟量转换成数字量，并将数据传送给微控制器，并由微控制器对数据进行处理分析。

        一方面将处理的结果显示在LCD1602液晶显示屏上，使PM2.5的检测结果一目了然，方便人们随时随地的了解周围的PM2.5的状况。

        另一方面，如果PM2.5的浓度过高，便由微控制器通过报警电路进行必要的提醒，报警部分主要由LED指示灯和蜂鸣器组成，并设计其外壳的形状，便于携带，小巧并且美观。

参考文献

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