摘 要

随着我国经济的不断发展，带来的问题也越来越多，经济的发展直接问题就是空气质量的日益恶化，雾霾天气层出不穷。导致雾霾的粒子主要是空气中的PM2.5,所以现在各个城市的空气质量检测都以PM2.5为主，PM2.5的测量就显得很重要，基于上述的情况设计了这款PM2.5测试仪。本设计采用STM32F103C8T6为控制器，由海伯伦公司产的DSL-01PM2.5射线辐射传感器测量PM2.5浓度，LCD12864显示当前的PM2.5浓度。当空气中的PM2.5浓度达到所设定限度启动蜂鸣器进行报警，且有相应的LED灯亮起，具有物联网功能，通过ESP8266WIFI模块可以把数据传到网上，实现异地观测，具有一定的实用价值。该PM2.5测试仪的灵敏度高，2秒更新一次数据，具有广泛的市场前景。

关键词：PM2.5；STM32；物联网；射线辐射传感器

Abstract

With the continuous development of China's economy, the problems are more and more, the direct problem of economic development is the deterioration of air quality, haze weather Appear again and again. Resulting in the haze of the particles is mainly in the air PM2.5, so now the city's air quality testing are PM2.5-based, PM2.5 measurement is very important, based on the above design of the PM2. 5 tester. The design uses STM32F103C8T6 as the controller, measured by the Haibren-made DSL-01PM2.5 radiation sensor PM2.5 concentration, LCD12864 shows the current PM2.5 concentration. When the air PM2.5 concentration reaches the set limit to start the buzzer to alarm, and the corresponding LED lights, with Internet of things function, through the ESP8266WIFI module can transfer data to the Internet, to achieve remote observation, with a certain Practical value. The PM2.5 tester has a high sensitivity, 2 seconds to update the data, with a wide range of market prospects.

Key Words：PM2.5；STM32；Internet of Things；Radiation sensor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计的背景、目的和意义 1

1.1.1设计的背景 1

1.1.2 设计的目的和意义 2

1.2 国内外研究现状 3

1.2.1 国内研究现状 3

1.2.2 国外研究现状 3

1.3 设计内容 4

第2章 设计方案的比较与选择 5

2.1 总体设计选择方案 5

2.2 开发语言选择 5

2.3 单片机选择 6

2.4 传感器选择 7

2.5 编译软件选择 9

第3章 硬件电路设计 11

3.1 系统概述 11

3.2 系统电路总图 11

3.3 单片机最小系统电路 11

3.3.1 时钟电路 11

3.3.2 复位电路 13

3.3.3 电源稳压模块 14

3.4 J-LINK OB接口电路 15

3.5 蜂鸣器电路 16

3.6 激光PM2.5传感器电路 16

3.7 LCD12864显示电路 18

3.8 WIFI模块电路 19

第4章 软件设计 21

4.1 程序功能分析 21

4.2 系统程序设计 21

4.2.1系统总体框架 21

4.2.2串口通信程序 22

4.2.3 LCD12864显示程序 23

4.2.4蜂鸣器程序 24

4.2.5主程序 25

第5章 仪器校验与实物调试 27

5.1 仪器校验 27

5.2 实物调试 28

第6章 总结 35

参考文献 36

致谢 37

2. 绪论

1.1 设计的背景、目的和意义

1.1.1设计的背景

PM 的英文名字叫做Particulate Matter,中文名字叫做“颗粒物”，其主要含义就是大气中的粒子，大致的叫法叫做气溶胶，就是颗粒细的和胶质一样。在环境检测中，根据颗粒大小PM又可分为两种，即 PM10，顾名思义就是颗粒大小小于10μm ；PM2.5就是颗粒大小小于2.5μm 的颗粒物^[1]。PM2.5不仅影响了人们的生活环境和精神状态，对人类的身体健康威胁也很严重，因此开展 PM2.5的监测就非常重要，与我们的生活息息相关。

PM2.5的来源主要有两部分，自然环境的排放和人为排放。但是大部分还是来自于人类的活动。人类冬天烧煤炭取暖，加上冬季的风一般比较小，导致冬天的雾霾特别严重；随着汽车行业的不断发展，街上的汽车也越来越多，汽车的尾气也随之变多，尾气中的颗粒物特别多，也是一部分原因；垃圾的焚烧也是，特别是我国农村秸秆的焚烧，污染了一片天；城市的建设，各种拆迁和施工，导致工地的粉尘飞扬，这些占了绝大部分的因素。自然环境的排放主要是沙漠中的大风卷起的沙尘，以及黄土地上那些水土流失严重的地方吹起的风浪，要知道一年的大风天也就没几天，所以大自然产生的PM2.5的量不及人类产生的百分之一。

每到冬季，我国的各大城市几乎都出现雾霾的气候，尤其以北方最严重。雾霾天居民不能在户外运动，汽车出行需要小心翼翼，能见度不到10米，人民的住和行受到严重的影响。在这种背景下，对于PM2.5的检测显得十分重要，对于我国居民的健康和环境的净化具有十分显著的作用。

图1.1 严重的雾霾天气

1.1.2设计的目的和意义

PM2.5不仅仅危害环境，也危害人体。

1.环境危害

颗粒物中粒径比较小的颗粒因为质量轻，在空气中的下降速度慢,在大气中停留的时间比较长，在空气中风的作用下能够吹送到很远的地方，比如北京的雾霾可以吹到河北，河南。所以颗粒物的污染往往会波及很大区域，以后很有可能发展为全球性的问题。粒径在0.1～1微米的颗粒物，即PM2.5颗粒的一部分，与可见光的波长差不多大，对可见光有很强的散射作用。这是造成大气能见度降低的主要原因。含硫煤炭燃烧生成的二氧化硫及其氧化物以及氮氧化物是大气污染的主要成分，也是PM2.5的成分之一，造成酸雨和光化学污染等严重的社会问题。此外，PM2.5等颗粒物由于颗粒小，附着在植物叶片上会导致植物的气孔被堵住，导致植物不能进行光合作用和呼吸作用，严重的会导致植物死亡，颗粒物也会阻挡植物对太阳光的采集，导致植物不能茁壮长大^[2]。由此可见，空气中的PM2.5对环境有着巨大的破坏，需要引起重视。

2.人体危害