引 言

现在，老百姓的生活越来越好，衣食住行和几十年前早已不可同日而语。

当然，这些都得益于科技的飞速发展和生产力的不断提高。但与此同时也伴随着一些负面影响。比如，现在老百姓都十分关注的雾霾问题。通过调查发现，现在不管是发展中国家还是发达国家，不管是城市还是农村，都或多或少遭受到雾霾的侵害。而雾霾中所包含的有害物质严重影响着人们的健康，甚至威胁到人们的生命。据不完全统计，那些雾霾污染严重的城市比那些相对清洁的城市的死亡率高出将近20%之多。而本设计中检测的PM2.5，它的影响也随着医学技术的发展暴露出其相当恐怖的一面[1]。根据一些气象学和医学方面的专家推测，PM2.5中所包含的颗粒状污染物对人类健康的影响甚至超过了可怕的沙尘暴。由于人类的生理结构原因，人的身体不能够过滤和阻拦PM2.5中的有害物质。人的鼻子只能挡住部分粒径在10μm以上的颗粒物质，而那些粒径在2.5μm~10μm之间的颗粒物虽然可以进入到人的上呼吸道，但是会被呼吸系统内部的绒毛阻挡，有些会通过痰液排出，所以不会对健康造成太大的伤害。但是小于2.5μm的颗粒物，由于不能有效的阻挡，会有相当一部分通过呼吸进入支气管，进入肺部，造成呼吸道感染，肺部的气体交换也会受到干扰。这样就有可能使人呼吸困难引发哮喘和慢性支气管炎等疾病，甚至会间接导致心律不齐等心血管方面的问题[2]。因此，必须高度重视对PM2.5的检测，治理以及防范。本设计就是为了达到检测这一目的。只有准确的检测PM2.5，才能有效的治理和防范。

根据PM2.5检测网的空气质量新标准，24小时平均值标准值分布如表1：

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表1 PM2.5平均值标准值分布[3]

PM2.5浓度范围（μg/m3） 0~35 35~75 75~115 115~150 150~250 大于250及以上 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 空气质量

本设计根据表1将空气质量大致分为三个等级，单片机通过分析采集到的数据判断PM2.5的浓度落在哪一个浓度区间，从而判断出空气质量等级，并作出相应的反应。本论文层次分明，按功能将设计分为几大部分，化整为零。各单元再紧密配合，实现所有功能。

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1 概述

1.1

系统组成

判断大气空气质量的指标很多，本论文选择比较典型的PM2.5这一指标作为本次设计对空气质量的主要评定依据。根据空气中PM2.5的浓度将空气质量分为优良、轻度污染、重度污染三个等级。本系统以单片机为核心，通过检测单元采集大气中PM2.5浓度，然后单片机负责处理分析由检测单元传过来的数据，最后将分析结果送给显示单元。图1为系统组成框图，其中检测单元主要包括传感器和模数转换电路，显示单元包括LED显示，LCD显示，蜂鸣器报警。

检测单元单片机显示单元

图1 系统组成框图

1.2 硬件设计

本系统采用模块化设计，将整个系统细化为一个个小单元，各单元分别

实现不同的功能，最后根据它们之间的相互关系，将它们整合到一起，这样能够达到简化设计的目的。这些单元主要包括单片机、传感器 、A/D模数转换电路、液晶显示电路、LED显示电路、按键电路等功能模块。各模块之间的关系如图2所示 ，传感器将空气中的PM2.5浓度转化为模拟的电压信号，由于本设计采用的单片机不能识别模拟信号，所以需要A/D模数转换电路将

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模拟信号转化为数字信号，单片机分析处理数据，将分析结果通过LCD、LED、报警模块显示出来。

传感器A/D单LCD显示 片LED显示

按键机报警模块

图2 硬件设计框图

1.3 软件设计

软件部分按照其功能的不同，主要可以划分为主程序部分，按键部分，

显示部分，报警部分， A/D转换部分等。

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