基于单片机的空气质量检测仪的设计与实现

基于单片机的空气质量检测仪的设计与实现

摘要本文主要介绍了基于arduino单片机和夏普GP2Y1010AUOF粉尘传感器的空气质量PM2.5测量设计系统。该系统通过传感器多次采集空气粉尘浓度数据，把相应的模拟量传回单片机，系统通过模数转换、滤波算法，最后把检测到PM2.5浓度数值显示到OLED显示屏上，如果检测值超过了污染指标，就发出警报提醒使用者，除此之外，还加入了温湿度和时间，增加了设备的实用性。该设计对检测空气质量，提高人们的生活质量以及环境意识，促使人们改善环境，具有重要的意义，因此应用前景非常广泛。

关键词单片机；传感器技术；滤波算法；PM2.5

引言

由种种环境空气污染带来的危害是人所皆知的，人们也越来越渴望有个空气干净的居住环境，每天都看不到雾霾天气，呼吸新鲜空气。对PM2.5进行更深入细致地研究，可以有助于我们了解身边的空气质量。天气预告往往只能给出某一个地区的近期空气质量大体情况，带有不少的时间、地域局限性。因此设计出一款轻便、小巧的PM2.5、温湿度检测仪对我们实时了解身边空气质量具有重要的意义和市场价值。

2 总体设计

本设计将单片机与传感器相结合，开发和研究时采用模块化设计的方案，系统架构图如图1所示，实现集成温湿度、空气PM2.5监测为一体的环境质量检测系统。

3 硬件设计

3.1 MCU（微控制单元）

本设计采用Arduino uno R3核心板作为开发单片机，是Arduino USB接口系列的最新版，集成了USB接口贴片芯片ATmega16U2和ICSP在线串行编程接口。其MCU是使用ATMEGA328P-PU芯片，是一款高性能、低功耗的8位A VR 微处理器。另外最重要的是它分别集成了6个独立的ADC模拟输入口和6个PWM数字输出口，这极大地方便了传感器等设备在其身上的应用。

3.2 PM2.5粉尘传感器

本设计采用的是一款GP2Yl010AUOF光学空气质量传感器，其内部结构为对角安放着红外线發光二极管和光电晶体管，使其能够探测到空气中尘埃反射光[1]。相对于同类产品GP2Yl050AUOF使用串口通信，该传感器更容易调试和拥有更高的灵敏度，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，通常在空气