习它改进它并有了一定的成产能力然后在很多大城市都开始实施起来了。 虽说这种监测系统功能强大，但是在我国如果想要普遍使用的话还是不太现实

的，最主要的一个原因就是该系统的成本特别贵，设备的投资实在是太大了，另外就 是该系统的结构复杂，体积庞大，它的检测数据端需要一定的地理环境，且其检测端 和监测端之间是靠无线传输的，这样硬件要求又耗资太大，所以想在我国普及这种网 络复杂的空气质量监测系统是很难实现的，这就需要继续研究设计符合我国特点的空 气质量监测系统。

1。3 设计的主要内容

本文研究的是基于单片机的多功能空气质量监测系统的设计，该系统是由单片 机、粉尘传感器、温湿度传感器、显示模块、报警电路、无线传输、污染级别提醒等 模块组成的电路，由 GP2Y1050AU0F 粉尘传感器采集空气中 PM2。5 的浓度值和 DHT11 采集温湿度的值，然后经过 STC89C52 单片机进行数据处理后，通过 NRF24L01 无线传输模块在 LCD12864 液晶上显示，并且可以通过按键设置时间和设置报警值， 检测的 PM2。5 浓度值超过报警值的时候蜂鸣器报警。并且在显示实时浓度的同时， 可以根据当前浓度亮起相应的 LED 灯，更加直观的提醒当前污染级别。系统的预设 污染级别划分如下：

检测的 PM2。5 的浓度值在 50-100，绿灯亮，表示环境轻度污染； 检测的 PM2。5 的浓度值在 100-150，黄灯亮，表示环境中度污染； 检测的 PM2。5 的浓度值大于 150，红灯亮，表示环境重度污染。

第二章 方案对比与选择

2。1 单片机的选择

方案一：采用 STC89C52 单片机作为该系统的主控制器。STC89C52 是 STC 公司 生产的[1]。它是一款耗能非常低，功能比较强大的 8 位单片机，它内部有可反复擦写 的 Flash 只读程序存储器，兼容标准 的 MCS-51 指令系统，芯片内集成了通用 8 位中 央处理器和 ISP Flash 存储单元[2]，该单片机在很多的嵌入式系统中都有广泛的应用。文献综述

方案二：采用 STC15F2K60S2 作为主控制器。STC15F2K60S2 单片机是 STC 生 产的，它的时钟周期是单个的，它的指令完全兼容传统的 8051 且运行速度远远比传 统的 8051 快许多。并且此系列单片机自带 3 路 CCP/PWM/PCA，8 路高速 A/D 转换， 对于测量模拟量的传感来说使用起来很方面快捷，所以此系列单片机是非常快速，抗 干扰能力很强的微型单片机。

对比以上两种型号的单片机，虽然 15 系列单片机速度快，抗干扰能力强，功能 强大，但是在本设计中因为使用的传感器都是数字量的或者是串口的，这样对于单片 机的要求并不高，所以还是选择了结构简单，使用起来比较方便的 STC89C52 单片机。 2。2   温湿度传感器的选择

方案一：SHT11 温湿度传感器。SHT11 是一种单片全校准数字式温湿度传感器[3]， 它接口是总线方式的，它的输出是数字式的，所以免去了调试和外围电路的设计，使 用起来很方便，但是价格比较高。

方案二：DHT11 温湿度传感器。DHT11 也是一个含有校准数字信号输出的温湿 度复合传感器，它与一个高性能的单片机相连[4]，内部包括一个感湿元件和一个测温 元件。该传感器体积较小，响应快，性价比比较高。

对比以上两种型号的温湿度传感器，虽同是数字式传感器应用起来都比较方便， 但是 DHT11 测量更为准确，价格便宜，性价比较高，故而选择此类型号单片机。 2。3   粉尘传感器选择

GP2Y1010AU0F 与 GP2Y1050AU0F 都是日本夏普公司生产的 Dust sensor[5]都具 有体积小，灵敏度高的特点，连封装外形都是一样的。它们都是用来检测空气中的粉 尘的，比如室内空气质量等。它们的工作原理都是一样的，它们的内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，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 净 化 系 统 中 应 用 [6] 。 但 是 GP2Y1050AU0F 不仅可以测出空气中微粒的个数，他还可以测出它的真实大小，因 为它的内部带有气流发生器，可以自己将外部的空气吸进来，那样是传感器的测量精 度会高许多。综合以上两种粉尘传感器我选择后者，我选择后者的主要原因就是该传 感器输出为数字电压，其值与粉尘浓成正比，那样应用起来更加的方便快捷，而前者 输出为模拟电压，由于本设计的单片机选型为 STC89C52 不带 A/D 转换，那样就需 要另外加一个 A/D 转换芯片，使用起来不是很方便。