③LED；④S-GND；⑤VO；⑥VCC主要系數：靈活性：0.5V/(0.1mg/m3)；自動輸出工作電壓：0.9V(TYP)；損耗工作電流：11mA；運行工作實際溫度：-10~65.0攝氏度；本次研究設計里夏普粉塵感應設備GP2Y1010AU0F主要用于測量確定環境里的PM2.5數值，并將模擬量傳輸到單片機上。故粉塵傳感器的電路設計如圖3-8。圖3-8粉塵傳感器電路設計在PROTEUS里沒有粉塵感應設備GP2Y1010AU的仿真模擬實驗模型，因此在仿真模擬原理示意圖里，我們用滑動變阻控制器設備來模擬仿真粉塵感應設備發回的模擬仿真數據信號（工作電壓數值）。工作電路綜合設計仿真模擬圖如下示意圖3-9所示。圖3-9PM2.5傳感器電路設計3.5聲光報警模塊聲光自動報警功能模塊應用一個三極管構件與一個蜂鳴控制器以及LED指示燈組成與單片機設備的P1.4相連接，當P1.4口為高壓電平，蜂鳴控制器不自動報警，當P1.3口為低壓電平，蜂鳴控制器自動報警。工作電路示意圖具體如下圖3.10所示。圖3-10聲光報警電路3.6按鍵模塊按鍵模塊由按鍵加上電阻組成，連接到單片機設備的P3.5，P3.6，P3.7等3個端口，仿真模擬工作電路示意圖，如下示意圖3-11所示圖3-11按鍵電路第四章軟件部分4.1主程序設計本次研究設計的操作應用軟件組成部分通常都是操作控制PM2.5粉塵感應設備收集PM2.5實際有效濃度數據信息，操作控制ADC0832展開模數轉換，將轉換的數據存放起來，再和預設數值展開對比分析，假如高于設立的數值，則就會聯動聲光自動報警功能模塊展開反應。能夠經過按鈕工作電路對預設數值展開修改調整。在運行時能夠實時顯示PM2.5濃度[10]。具體流程圖如圖4-1所示。圖4-1系統流程圖通過編寫C語言程序后，我們將程序放入KEIL軟件中進行調試，并利用該軟件將C代碼燒錄到單片機最小控制系統中，用于控制粉塵傳感器采集PM2.5數據，同時控制AT89C51單片機將從傳感器接收到的模擬數據轉換為數字量，并利用LCD液晶顯示屏顯示當前環境中的PM2.5值，如下為本次程序語言綜合設計的程序編譯思路：（1）定義有效數值種類，使用延時應用程序，定義數據信息發送傳輸位；（2）PM2.5測量確定及A/D交換應用程序：使用應用程序聯動粉塵感應設備實時監測PM2.5模擬仿真數據信息，并且把其發送傳輸給ADC0832；與此同時，AD功能模塊把模擬仿真量交換為數據量發送傳輸給單片機設備全面處理并且用液晶電子顯示屏自動顯示；（3）污染極限值設立與自動報警綜合系統設計。4.2模數轉換子程序設計ADC0832在一般情況下與單片機只有四條線相連，分別為CS、CLK、DO、DI。但是在使用的過程中你，D0,D1接口一般情況下不會同時使用，而且由于接口雙向通信的緣故，所以在使用的過程中一般將D0與D1直接相連，然后在接入單片機的接口上，實現雙向通信。當ADC0832的CS端口的電平為高時，這個芯片就會被禁止使用，整個芯片的轉化工作停止。當使用該芯片進行模數轉換的時候，要先將CS端口的電平置為低電平，此時芯片開始工作，而且在芯片工作期間，CS端口的電平要一直保持低電平。當芯片不工作的時，其他接口的電平隨意，當芯片工作的時候，同時由處理器向芯片輸入時鐘脈沖信號，D0/DI根據處理器發出的控制信號來選擇通道。在開始工作的時候，第一個時鐘脈沖信號在D1接口時其下沉之前必須是高電平，充當起始信號。接下來的兩個脈沖用來選擇輸入通道。當通道選擇的端口輸入為“1”和“0”時，此時轉換通道為CH0。當通道選擇的端口輸入為“1”與“1”的時候，這個時候交換信號通道為CH1。當信號通道選用的接口自動輸入為“0”與“0”時，此時轉換通道是由CH0與CH1共同組成其前者作為正輸入端口，后者為負輸入端口。當通道選擇的端口輸入為“0”和“1”時，此時轉換通道是由CH0與CH1共同組成其前者作為負輸入端口，后者為正輸入端口。此時當選擇通道結束時將會接受轉換指令進行數據轉換。在選擇通道結束的三個脈沖時間后，ADC0832的DI端口將會失去作用，可以任意電平對其不產生任何影響。之后D0/DI端口開始進行數據轉換，這個步驟是在下一個脈沖到來前完成。下一個信號脈沖開始這個時候輸出終端口D0把交換自動輸出數據信息的最大位，以后的每一個信號脈沖均會交換移位數據信息，一直到8位數據信息所有交換實現了，這個時候一個儲存字節的交換結束完成。從上一個字節轉換結束開始，將會輸出相反的字節，直至相反字節輸出完成，這個時候才算實現了1次模數轉換。在交換結束之后，會把接口CS置高壓電平展開禁止使用，之后把交換的數據信息全面處理自動輸出。ADC0832模數轉換流程示意圖，如下示意圖4-2所示。圖4-2ADC0832流程圖4.3鍵盤子程序設計單片機鍵盤所使用的通常是點觸式機械按鍵開關，當按鍵閉合打開的時候，由于機械某物理現象的作用下，會發生長達5~10ms的機械抖動，然后才能穩定下來。本設計所設計的鍵盤子程序充分考慮按鍵抖動的現象，在硬件方面去抖動的基礎上使用軟件去抖動來保證按鍵模塊的穩定運行。當設置按鍵按下，此時設置按鍵值加一，當設置鍵不為“0”的時候，識別是否有加或者減按鍵按下，當加按鍵按下的時候此時設定值加一同時更新顯示屏上的顯示值，同理當減按鍵按下時此時設定值減一同時更新顯示屏上的顯示值，當設置鍵的值為大于等于“2”的時候，此時關閉設置，同時設置值置“0”鍵盤子程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3鍵盤子程序流程圖4.4顯示子程序設計本次設計采用的是LCD1602用來顯示測量得到的值以及設定值。首先先進行初始化，然后經過一小段時間的延遲，設置第一行的顯示位置顯示第一行內容和然后設置第二行的顯示為顯示第二行。顯示子程序的流程圖如圖4-4所示。圖4-4顯示子程序流程圖

第五章設計仿真與調試5.1仿真軟件介紹5.1.1Keil軟件簡介Keil是KeilSoftware企業推出的51體系兼容支持單片機設備C編輯語言操作應用軟件研發體系，KeilC51是美國KeilSoftware企業推出的51體系兼容支持單片機設備C編輯語言操作應用軟件研發體系，和匯編對比，C編輯語言在作用功能上、組成結構性、可讀取性、可恢復性上有非常顯著的功能優勢，從而簡單容易學習簡單容易使用。用過匯編編程語言之后再運用C來研發，體會感受更為深刻。它相比匯編語言來說更加高效且易懂，對于剛接觸單片機編程的新手來說，Keil是一個十分得力的幫手，他可以完成編輯，編譯，連接，調試，仿真整個開發流程。它在開發過程中起到不可替代的作用，可以有效減少資源的浪費，還可以在編譯出錯后進行不斷的調整。自帶編程查錯功能，能夠有效的查出編程過程中的邏輯以及語法的錯誤并可以定位其位置。經過編程，編譯，連接，調試等過程后生成可以被Proteus所接受的程序來進行仿真。其界面如圖5-1所示。5.1.2Proteus軟件簡介Proteus是英國公司開發出來的從原理示意圖布圖、程序代碼測試到單片機設備和外圍工作電路聯合仿真模擬，一鍵轉換到PCB綜合系統設計，真正完成了從含義到產品的完整綜合系統設計。是全球上唯一把工作電路仿真模擬操作應用軟件、PCB應用軟件與虛擬構造實驗模型仿真模擬操作應用軟件三合一的綜合深化設計應用平臺，并且連續增長其他體系運算處理器設備實驗模型。在編輯翻譯方面，它也支持IAR、Keil與MATLAB等很多種不同編譯處理器設備。它可以將大量芯片元件仿真模擬出來，比如各種單片機芯片以及電阻，三極管，顯示屏等元件還可以將燈光和聲音仿真模擬出來，具有很強的實用性。在設計儀器和模擬仿真方面都有非常不錯的表現。如圖5-2為Proteus開發界面5.2設計仿真結果通過不斷調試，其中遇到不少問題，比如因為前期在蜂鳴器選擇上有些問題導致不響，最后通過選擇合適的蜂鳴器，達到想要的結果。在最后的仿真結果如圖5-3所示。圖5-1仿真結果圖

第六章結論社會在快速發展，人們從開始追求物質財富到追求精神層面得到寶藏，也越來越注重生存環境的質量。人類生存在藍色星球上，生活在同一片藍天之下，隨著大氣粉塵污染的加劇，藍天白云不在，換來的是一張霧蒙蒙的大網，但喚醒的是我們保護環境的意識，所以對PM2.5的檢測是十分有意義的事情。這次畢業設計用了大量的時間去查找資料，了解整個課題設計的背景意義，也去重新學習了關于單片機的知識，對模數轉換模塊又重新進行學習理解。由于在學習階段對這些方面的認識還不夠多，在學習的過程中也遇到了很多問題，但在慢慢地學習以及老師和同學的指導下逐漸攻克這些難題。在這次畢業設計中，我系統地了解到設計一個東西的流程。在設計過程中要考慮到設計的方方面面，部件是否滿足設計需要，是否考慮到成品的體積等多種因素，還要考慮到做出的成品是否物美價廉等很多因素。在學習以及設計的過程中，也認識到自己在之前學習過程中的忽略的部分，這也提醒我在未來的工作中要抱著認真學習的態度。經過多次試驗驗證，將本系統所測的數據與監測站提供的專業測量數據相對比，本次畢設所設計的空氣粉塵質量檢測儀基本能夠實現空氣中PM2.5數據的測量，并維持在較少的誤差范圍內。特別是污染等級提示模塊具有較好的實用價值，可以很好給監測人員提供依據。綜上所述，本系統在應對較簡單的環境時能夠快速測出當前區域的空氣指數，以其實時性和便捷性而廣受人們的關注。當然，就目前實驗的結果來看，所采用的夏普粉塵傳感器GP2Y1010AU0F采集的PM2.5值與專業的環境監測站所測得數據進行對比，發現數據的精確度較低，不太適合進行高精確度的監測，只能應用在實驗室研究中。因此，在接下來的研究中，可以向著精度和靈敏度更好的方面進行。另外，霧霾中的顆粒物還有很多，環境指數的評判指標也很多。下一步可以在本系統中加入更多的模塊，比如PM10監測模塊、溫濕度監測模塊、GPS定位模塊等，以實現實時、全面地監測，為環境污染治理工作提供一個更加準確、科學、合理的數據。最后，所設計的電路也有待于進一步完善，提供穩定、固定的電源供電，合理地進行線路布線，使得硬件整體設計更加合理美觀。參考文獻張理博，孫鵬，羅淑年.大氣細顆粒物PM2.5的危害及其治理政策的研究[J].環境科學與管理，2020（4）：15-17.索丹鳳，曾三武.空氣細顆粒物PM2.5對人體各系統危害的研究[J].醫學信息，2019（9）：112-115.李金亮，李兵，王澤華.淺談PM2.5的危害及治理[J].邯鄲職業技術學院學報，2020，33（2）：43-44常旭紅，張鈺，吳建茹．大氣顆粒物暴露與人體心血管疾病急性效應關系研究的系統評價[J]．東南大學學報（醫學版），2012，31（1）：1-8．羅曼.基于便攜式檢測儀的空氣PM2.5濃度監測與分析[J].科技與企業,2014(14):408-410.SongyunJiang.TheDesignofTemperatureandSmokeDetectionandAlarmSystemBasedonSingle-ChipMicrocomputer[J].Electronicproduction,2017(11):21-22.QiZhang，QunguiDu.TheDesignTechniquesofSingle-ChipMicrocomputerApplicationSystem-BasedonCLa