1 绪论
1.1 课题背景
粉尘又称可吸入颗粒物，它是能被呼吸道粘连，直径有10um的颗粒物状，对人的眼睛、上呼吸道、鼻腔都非常有害。粉尘和烟雾它是做为病菌的载体，如果一旦分散到空气中，就会很容易传播各种疾病。人们长久呼吸或长久散落皮肤上会容易导致癌症。由此可以看出粉尘对人体健康和生产的会产生巨大危害性，煤矿井下管道作业、煤炭生产都要产生大量的粉尘，加上煤炭井下没有通风的条件，煤尘浓度可高达1000mg/m3以上。在这环境中工作中，工人会吸入大量的粉尘，如果粉尘长时间进入人的呼吸系统，大量粉尘会在肺泡中沉积，会引起慢性职业病，严重的危机人的身体健康。因此，我们必须对煤矿井下粉尘进行实时检测和采取应急的措施，及时了解煤矿井下工人的劳动环境和安全，并且掌握井下煤尘浓度及变化情况，以及采取应急措施来改变粉尘的浓度，为安全，防尘，降尘等措施提供必要现场数据和采取措施降低浓度。
1.2 国内外研究现状
在我国内大多采用先进的测试粉尘技术，有的是β射线原理，其吸收量只与吸收物质的重量相关，而与吸收物质的物化性质无关，可直接读粉尘浓度。
2 系统仿真软件及总体设计方案
2.1 Keil4软件开发坏境
Keil4 C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开
发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil4 软件开发环境如图1所示：
1
图1 Keil4软件开发环境
我用的是keil4软件开发坏境，该软件能够开发和调试软件，我用的是C语言作为开发语言，该语言是我们大学上的一门专业课语言，所以我的开发语言是C语言。
2.2 软件烧录工具
在keil4软件开发完成并且编译没有错误的情况下，为了要实现软件与硬件同时工作，软件来控制硬件来达到PM2.5检测系统与实现，这样就能达到毕业设计的目的，软件烧录我用的是STC_ISP软件，运用这个软件就能把我自己设计的工程软件烧录到STC51单片机里，在把单片机芯片放到我自己焊的硬件中，就能达到测试的效果，STC_ISP软件如图2所示，还有烧录的单片机如图3所示：
2
图2 STC_ISP烧录软件
图3 烧录工具
3
2.3程序结构分析
主程序对所用到的外设资源进行初始化，还调用了LCD显示程序、键值设定
程序、对ADC0832以及粉尘传感器数据处理程序3个子程序,LCD显示程序都需要更新数值，键值动作变化或者粉尘浓度数据有改变时。在本章主要介绍主程序流程，和对ADC0832以及粉尘传感器数据处理子程序流程。
2.4 整体的设计方案
毕业设计采用ADC0832模数转换器模块、LCD1602液晶模块、STC89C52单片机最小系统、GP2Y1010AU粉尘传感器、电源模块、蜂鸣器报警模块和按键模块模块等模块组成。单片机实时通过ADC0832转换芯片采集GP2Y1010AU粉尘传感器的粉尘的浓度，通过单片机的数据转换处理后在液晶屏上显示空气中的质量，当测量空间中的粉尘浓度大于设置粉尘浓度时，蜂鸣器和发光二极管发出声光报警。粉尘的浓度报警值可以通过按键进行设置。系统总体框图如图4所示：
图4 总体结构框图
粉尘传感器 ADC0832 单片机 STC89C52最小系统 LCD显示 按键模块 电源模块 蜂鸣器报警
该系统主要由粉尘检测模块GP2Y1010AU、按键设置模块、报警模块和液晶显示模块态显电路组成，下面我分别介绍实现这个系统功能的方案。
2.5电源模块
采用5V蓄电池为系统提供电源。蓄电池是具有稳定的电压输出性能以及较强的电流驱动能力。可以运用电脑和充电宝，用起来也比较方便也很实惠。
3 主要元器件简介
4
3.1 GP2Y1010AU0F传感器简介
一、GP2Y1010AU0F物理特性
GP2Y1010AU0F是一个采用光学传感系统的灰尘传感器。该设备由一个光电管成对角和红外线发光二极管（IRED）布置而成。它通过检测空气中的灰尘的反射光。特别是，它能够灵敏有效地检测到像香烟烟雾等非常细小的粒子。出此之外，它也还可以通过脉冲冲模拟输出来分别区分屋子内的烟雾和灰尘。其内部原理图如图5所示：
图5 GP2Y1010AU0F内部原理图
其中IRED代表红外发光二极管，Dust through hole代表通孔的粉尘，Dust or Smoke particle代表粉尘或烟雾粒子，amplifier circuit代表放大电路，For sensitive adjustment代表对于敏感的调整； 其主要参数如表1所示：
表1 GP2Y1010AU0F主要参数
主要参数 灵敏度
技术条件 0.5V/（0.1mg/m3） 5
备注