摘 要 为了使居民方便快捷的了解居住环境的PM2.5情况，设计了一套家用PM2.5检测仪。该检测仪由PM2.5数据采集电路采集室内PM2.5的浓度值，并由微控制器分析处理数据，最后由液晶显示屏显示相应的结果。小巧便携的家用PM2.5检测仪可为人们对于应对雾霾等问题提供检测方案。
　　关键词 PM2.5；检测；报警
　　中图分类号：F203 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0011-01
　　1 设计背景及意义
　　自从国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5检测指标，人们对于PM2.5的关注程度不断加强。“起床要不要开窗通风？”、“出门要不要戴口罩？”、“净化器开启什么档位最经济？”等问题时常困扰着我们。因此本文设计了一款家用PM2.5检测仪，旨在帮助人们实时了解周围的PM2.5状况，方便居民及早采取相关应对措施。
　　PM2.5能够进入人体肺泡、血液系统中，直接导致心血管病等疾病。PM2.5的比表面积较大，通常富集As、Se、Pb、Cr等重金属元素和PAHs、PCDD/Fs、VOCs 等有机污染物，这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质，对人体具有较大的危害。
　　该家用PM2.5检测仪小巧便携，没有地域的限制。测试结果可显示在液晶显示屏上，使检测结果一目了然。极大的解决了气象局对于PM2.5播报的实时性和地域性等问题。使居民可以更加合理的安排自己的出行。
　　2 设计方案
　　该检测仪的原理框图如图1所示。该PM2.5检测仪内置PM2.5传感器，并通过PM2.5检测电路用于对周围环境中PM2.5的浓度值数据进行采集，由模数转换电路将PM2.5检测电路输出的模拟量转换为数字量，并将数据传送给微控制器，并由微控制器对数据进行处理分析，一方面将处理所得的结果显示在5110液晶显示器上，使PM2.5的检测结果一目了然，方便人们随时随地的了解周围的PM2.5的状况。另一方面，如果PM2.5浓度过高，便由微控制通过报警电路进行必要的提醒，报警部分主要由LED指示灯和蜂鸣器组成。
　　3 工作原理
　　该检测仪的电路图如图2所示。主要由PM2.5检测电路、模数转换电路、单片机最小系统、液晶显示电路、报警电路五个部分组成。微控制器对数据采集电路输出的数据进行处理分析，并通过5110液晶屏显示出来，与此同时，单片机对PM2.5的浓度值与安全阈值比较分析，并判断是否发出报警。
　　1）PM2.5检测电路。
　　本家用PM2.5检测仪采用的是GP2Y1010AU0F传感器，该传感器是光学粉尘浓度检测传感器，内部有成对角分布的红外发光管和光电晶体管，利用光敏原理来工作。可用于检测在空气中的微小固体颗粒，依靠输出脉冲的高度来判断周围环境中微小固体颗粒的浓度值。具有工作稳定、安全可靠的特点。
　　2）模数转换电路。
　　模数转换电路采用的模数转换芯片是ADC0832，该芯片具有体积小、性价比高、稳定性强的特点，将GP2Y1010AU0F传感器输出模拟量转化为数字量，方便微控制器的处理分析。
　　3）单片机最小系统。
　　本系统的微控制器采用的是AT89S52单片机，外围电路由复位电路和晶振电路组成，P0口接上拉电阻。
　　4）显示电路。
　　显示部分采用的是5110液晶显示屏，使PM2.5的检测数值更加直观。该液晶屏采用串行接口与单片机进行通信，接口信号线数量大幅减少，包括电源在内的信号线仅有9 条。支持多种串行通信协议，传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无需等待时间。该显示屏具有性价比高、显示内容丰富的特点。
　　5）报警电路。
　　LED1、LED2、LED3分别代表绿灯、黄灯、红灯。电源通电后，儀器工作，绿灯亮。PM2.5达到危害人们身体健康时，黄灯亮。PM2.5达到严重危及人们健康安全时，红灯亮，蜂鸣器发出报警声。按下S1后，报警关闭。
　　4 结束语
　　随着PM2.5作为检测指标加入《环境空气质量标准》，人们对于PM2.5状况越来越关注，该家用PM2.5检测仪可方便居民随时随地的了解周围的PM2.5情况，为心血管、呼吸系统等疾病的预防提供检测方案。