摘 要

近年来雾霾现象越来越常见，雾霾对人体伤害极大，而雾霾天气同时又加剧了温室效应和热岛效应，使城市气温升高，因此在日常生活中，对我们所生活的家居环境的温度和PM2.5的监测与预警就显得越来越重要，本课题的设计内容就是设计一款家庭使用的温度与PM2.5自动检测并能短信报警的装置。本设计中心处理单元是AT89C52单片机，空气中PM2.5浓度使用夏普粉尘传感器测量，通过A/D芯片将浓度信号转换将模拟的电压信号转换成数字信号，然后由单片机进行数据的处理。本设计使用DS18B20温度传感器测试温度，并将实时检测到的信号传给单片机处理。系统使用LCD1602液晶屏实时显示气温及PM2.5浓度，当空气温度超过37摄氏度，或者空气粉尘浓度超过设定阈值时，单片机控制蜂鸣器报警并使GSM模块给设定好的用户发送短信。

关键词： GSM无线通信 PM2.5检测 智能家居

Alarm system of PM2.5 and temperature detection based on GSM module

Abstract

More and more common haze phenomenon in recent years, Haze great harm to the human body, The haze weather and intensifies the greenhouse effect and heat island effect result in the the rise of city temperature. So in daily life, monitoring and early warning of our life Home Furnishing environment temperature and PM2.5 becomes more and more important, the content of this topic is the design of a PM2.5 temperature and home use device can automatically detect and alarm messages. This design uses AT89C52 single chip microcomputer as the control center, by GP2Y1010AU0F Optical air quality sensor to measure the concentration of air dust, through the TLC2543 chip to convert the analog voltage signal into digital signal, and then the data processing by the mcu. The design also designed a temperature detection module, DS18B20 temperature sensor test temperature, and real-time detection of the signal transmitted to the microcontroller processing. Finally by the LCD1602 display shows the current temperature and air dust concentration, when the temperature exceeds a set value or the, air dust concentration exceeds a predefined threshold, SCM control GSM module for remote SMS buzzer alarm and alarm.

Key Words: GSM wireless communication; PM2.5 detection; smart home

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3研究的目的和意义 2

1.4论文的组织结构 3

第二章 硬件系统设计与实现 3

2.1系统总体设计方案 3

2.2中心处理单元电路设计 4

2.2.1 AT89C52简介 4

2.2.2单片机最小系统 6

2.2.3晶振电路 6

2.2.4复位电路 7

2.3 温度采集电路设计 8

2.3.1 DS18B20 温度传感器简介 8

2.3.2 温度检测电路 8

2.4粉尘采集电路设计 9

2.4.1灰尘传感器介绍 9

2.4.2 PM2.5传感器模块硬件设计 10

2.4.3 A/D电路 11

2.5 GSM模块电路设计 12

2.5.1 GSM模块介绍 12

2.5.2 GSM模块硬件设计 13

2.6 显示模块电路设计 14

2.6.1 LCD显示模块选择 14

2.6.2显示电路设计 14

2.7报警电路设计 18

第三章 软件系统设计与实现 20

3.1主程序设计 20

3.2 温度采集模块程序设计 21

3.2.1 DS18B20传感器操作流程 21

3.2.2 DS18B20获取温度程序流程图 21

3.3 PM2.5检测程序设计 23

3.4 GSM报警程序设计 24

3.5 显示程序设计 25

第四章 系统调试与总结展望 27

4.1 硬件调试 27

4.2软件调试 27

4.3调试结果 28

4.4结论与展望 28

致谢 29

参考文献 30

附录一：原理图 32

附录二：程序 34

第一章 引言

1.1 课题研究的背景

随着工业的快速发展，空气质量不断恶化，雾霾天气现象逐渐增多，危害情况不断加重，而雾霾天气同时又加剧温室效应和热岛效应，提高城市气温。雾霾既有雾又有霾，SO2及NO氧化物和细小的微尘等物是雾霾的主要成分。市区的从道路上的尾气排放、到市政供暖、再到工业排烟、风吹尘土等等都有可能是导致雾霾的基本因素。由于空气中到处都是悬浮着的灰尘，因此行车能见度大大缩短，严重危害人们的出行安全。雾霾对我们的影响不仅仅是在环境上，更重要的是会对我们的身体造成很大负面的影响。因为PM2.5颗粒细小，堆积起来表面积极大，具有很高的物理和化学活性，而且其本身就是一种有毒有害物质或者携带有害物质，由于其质量轻，在环境中悬浮时间长通过呼吸直达人类肺泡，引发肺部、呼吸道及其他疾病，轻者感觉不适，重者严重甚至直接导致死亡。

雾霾富含有毒、有害物质，对人的呼吸道有害，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物，能够直接进入人体肺泡，PM2.5的大小比一根毛发截面的二十分之一还小。在大气中单位含量愈大，那么就标志着出现雾霾天气几率就越高，所以人们都称他为雾霾首恶。PM2.5因为细微的体积，并且能够吸附很多的毒害物质，在空气中长时间漂浮，能被风长距离吹送，所以于人类于大自然都有非常大的负面影响。

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