近年來國内外霧霾天氣肆虐，人們也開始逐漸重視起對PM2.5的檢測技術的相關研究。本文詳細論述了國内外PM2.5空氣品質檢測的研究現狀，在分析和總結研究現狀的基礎上，結合日常生産生活中對PM2.5空氣品質檢測的需求，人性化智能化地設計出了這套基于單片機的PM2.5空氣品質檢測系統。
功能描述
1、采用51單片機作為核心控制單元；
2、采用粉塵傳感器（GP2Y1010AU0F）檢測粉塵濃度；
3、通過ADC0832将模拟信号轉化為數字信号，傳送給單片機讀取并處理；
4、采用LCD1602液晶進行資料顯示；
5、當濃度超标時進行蜂鳴器+LED聲光報警；
6、采用按鍵對濃度報警門檻值進行設定；
按鍵說明
K1：設定鍵，進入門檻值設定界面；
K2：加鍵，濃度報警值+1操作；
K3：減鍵，濃度報警值-1操作；
整體方案
根據設計好的相應系統方案和標明的器件，設計了包括主要制器電路、粉塵傳感器電路、模數轉換電路、液晶顯示電路、按鍵電路、電源時鐘電路、聲光報警電路的系統框圖。
電路設計
采用Altium Designer作為電路設計工具。Altium Designer通過把原理圖設計、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信号完整性分析和設計輸出等技術的完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一軟體必将使電路設計的品質和效率大大提高。
單片機管腳說明：
P0端口（P0.0-P0.7）：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每個引腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程式資料存儲器，它可以被定義為資料/位址的第八位。在FIASH程式設計時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。
P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一個内部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1後，被内部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，将輸出電流，這是由于内部上拉的緣故。在FLASH程式設計和校驗時，P1口作為第八位位址接收。
P2端口（P2.0-P2.7）：P2口為一個内部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被内部上拉電阻拉高，且作為輸入。并是以作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，将輸出電流。這是由于内部上拉的緣故。P2口，用于外部程式存儲器或16位位址外部資料存儲器進行存取時，P2口輸出位址的高八位。在給出位址“1”時，它利用内部上拉優勢，當對外部八位位址資料存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH程式設計和校驗時接收高八位位址信号和控制信号。
P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管腳是一個帶有内部上拉電阻的8位的雙向I/O端口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”後，它們被内部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時，由于外部下拉為低電平，P3口将輸出電流（ILL）。P3口同時為閃爍程式設計和程式設計校驗接收一些控制信号。
VCC（40）：供電電壓，其工作電壓為5V。
GND（20）：接地。
RST(9)：複位輸入。在振蕩器運作時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現在此引腳時，将使單片機複位，隻要這個引腳保持高電平，51晶片便循環複位。複位後P3.0-P3.7口均置1，引腳表現為高電平，程式計數器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當複位腳由高電平變為低電平時，晶片為ROM的00H處開始運作程式。複位操作不會對内部RAM有所影響。
ALE/PROG (30)：當通路外部存儲器時，位址鎖存允許的輸出電平用于鎖存位址的地低位位元組。在FLASH程式設計期間，此引腳用于輸入程式設計脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信号，此頻率為振蕩器頻率的1/6。是以它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部資料存儲器時，将跳過一個ALE脈沖。如果想禁止ALE的輸出可在SFR8EH位址上置0。此時， ALE隻有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀态ALE禁止，則置位無效。
PSEN(29)：外部程式存儲器的選通信号。在由外部程式存儲器取指令期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在通路外部資料存儲器時，這兩次有效的PSEN信号将不出現。
XTAL1(19)：來自反向振蕩放大器的輸入及内部時鐘工作電路的輸入。
XTAL2(18)：來自反向振蕩器的輸出。
EA/VPP(31)：當EA保持低電平時，則在此期間外部程式存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程式存儲器。注意加密方式1時，EA将内部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間内部程式存儲器。在FLASH程式設計期間，此引腳也用于施加12V的程式設計電源（VPP）。
仿真設計
主程式設計
void main()
{
// while(1);
LCD1602_init(); //LCD初始化
Init_EEPROM_dat(); //初始化資料 将儲存到EEPROM中的資料讀出
beep=1; //關蜂鳴器
GotoXY(0,0); //設定顯示資料位址 列位，行
Print("PM2.5: mg/m3"); //PM2.5空氣品質指數
GotoXY(0,1); //設定顯示資料位址 列位，行
Print("Alarm: mg/m3");
covert_PM2_5(Alarm_DUST); //PM2.5報警值轉換顯示
LCD1602_Print(6,1,&PM_buf[0]); //顯示PM2.5報警值
PM2_5_LED=0; //關閉傳感器LED
InitTimer0();//初始化定時器 PM2_5采樣定時
while(1)
{
scan_key(); //按鍵掃描程式
if(set_flag==0)
{
if(PM2_5_flag==1)
{
PM2_5_flag=0;
DUST=median(ADC_Get,10);//冒泡排序，10次 求取中值
DUST_Value=(DUST/256.0)*5000; //轉化成電壓值mv 8位A/D
DUST_Value=DUST_Value*0.172-0.0999;//固體懸浮顆粒濃度計算 (V-0.0356)*120000
if(DUST_Value<0) DUST_Value=0;
if(DUST_Value>650) DUST_Value=650; //限位
DUST=(uint)DUST_Value;
TH0=0xDA;//定時9.68ms 12MHz
TL0=0x30;
ET0=1;
TR0=1;
time_count++;
if(time_count>=10) //每隔大約500ms，更新一次顯示資料
{
time_count=0;
if(DUST>Alarm_DUST) //判斷報警
{
alarm_flag=1;
beep=0; //開蜂鳴器
}
else
{
alarm_flag=0;
beep_flag=0;
beep=1; //關蜂鳴器
}
covert_PM2_5(DUST); //PM2.5值轉換顯示
LCD1602_Print(6,0,&PM_buf[0]); //顯示PM2.5值
}
}
}
}
}