ＳＣＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・单片机技术 基于单片机的雾霾检测器的设计 雾霾污染空气，损害人类健 康，雾霾检测是雾霾防治的必要 手段。本文介绍了一种基于单片 机的雾霾检测器的设计。该检测 器适应大众需求，应用场合广泛。 具有体积小、重量轻、低功耗的 特点，并且可以自行设置阈值， 能进行误差修正 成本低廉，有 广泛的市场前景。 【关键词】雾霾检测单片机粉尘传感器 １引言 近年来，伴随环境的不断恶化，阴霾天 气频繁出现，人类的生产生活深受其害。我国 很多地区已将阴霾天气与雾一起视为灾害性天 气的预警，统称为“雾霾”。雾霾的主要成分 为颗粒直径小于２．５微米的可吸入颗粒物，携 带有重金属元素以及致病微生物等，容易进 入人的呼吸系统及循环系统，引发多种疾病， 特别对于儿童和老人等，容易引起急性上呼吸 道感染，长期接触，会对人体的心脏，肺等器 官造成不可逆的影响，根据ＰＭ２．５浓度的高 低判断空气质量的好坏，如表１所示。该设计 是基于雾霾检测的空气质量监控系统，系统以 单片机为控制中心，由粉尘传感器检测空气中 ＰＭ２．５的浓度值，并在在液晶屏上显示，采 用９ｘ９键盘实现人机交互，设置一个报警值， 如果检测到的ＰＭ２．５浓度值超过报警值，蜂 鸣器发出报警声，有利于使用者实时了解空气 质量，采取相应的处理措施。 ２硬件设计 以８９Ｓ５２单片机为控制单元，采用９ｘ９ 键盘和ＬＣＤ１６０２液晶显示屏作人机交互，使 用粉尘传感器检测空气中粉尘的浓度值，在液 晶屏上显示；使用按键设置一个报警闽值，如 果检测到粉尘浓度超过闽值，蜂鸣器报警，报 警值的大小可以用按键手动调节。系统硬件结 构如图１所示。 其中粉尘传感器模块采用夏普粉尘传感 器ＧＰ２Ｙ１０１０ＡＵＯＦ的Ｖｏｕｔ引脚输出灰尘浓度 的模拟电压信号，将该引脚通过Ａ／Ｄ转换器 文／李雪莉刁振琪 表１：空气污染指数与空气水平对应表 空气污染指数 空气污染水平 Ｏ一５Ｏ 优级 ５ｌ一１００ 良好 ｌＯ１—２００ 轻微污染 ２０１．３００ 中度污染 ３Ｏ１．５００ 重度污染 ５００＋ 严重污染 与单片机的Ｐ０口连接，将粉尘浓度值数字化 后传送给单片机，该模块的工作电压为５Ｖ， －可以与单片机采用同一个电源供电。单片机的 薯 Ｐ１．０引脚与传感器的ＬＥＤ引脚连接，作为单 臻 Ｎ 片机的地址选择输出端，为传感器提供输入信 号，启动传感器。Ａ／Ｄ转换器采用ＡＤＣ０８０９ 八位Ａ／Ｄ转换器。采用ＬＣＤ１６０２液晶显示模 图１：系统硬件结构图 块与单片机的Ｐ０口连接，单片机使用中断处 理的方式处理液晶显示与传感器数据采集。 ３软件设计 程序使用中断处理液晶显示与数据采集， 流程如图２所示。ＧＰ２Ｙ１Ｏ１ｏＡｕ０Ｆ是一款光 学空气质量传感器，用来感应空气中的尘埃粒 子，其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。 ＧＰ２Ｙ１０１０ＡＵＯＦ引脚ＬＥＤ驱动时间输出 电压会变动，数据表给出的规格值是脉冲周 期为１０ｍｓ脉冲宽度为０．３２ｍｓ，取样时间为 图２：系统软件流程图 ０．２８ｍｓ，同时传感器上电后，１ｓ内才会稳定， 均取值后得到的ＰＭ２．５浓度值，ＰＭ２．５浓度 才能检出，根据输出电平的大小变化及输出电 曰 随时间变化规律两天的趋势相似。系统能够达 平时间判断检出的物质。因此，设定单片机驱 到的技术指标为：空气中颗粒物浓度的测量范 动ＧＰ２ＹｌＯｌＯＡｕＯＦ工作一次的需要１．５ｓ，工 围为０～５００微克／ｍ ，测量精度能够达到的 作期间不断发出工作脉冲，当传感器稳定工作 ±０．１％。设定的阈值为５０微克，ｍ ，在４８小 后，才能开始采样，为了保证传感器能够读出 时测量时，几乎所有的时间内都在报警。 稳定的数据，采集数据时，连续采样４次，然 后将数据取平均值，采样的参考电压为５Ｖ。 ４总结 单片机从传感器中得到的是电压值，这个 该设计是一种以光学空气质量传感器和 值不是颗粒浓度的值，输出电压值与颗粒物浓 单片机为基本元件的空气质量检测系统，能够 度之间的关系如图３所示。该系统的能够正确 在一个时间段内检测空气中颗粒物浓度，并能 检出的范围在线性区，最大颗粒物浓度为５００ 在颗粒物浓度超出设置的阈值时，通过蜂鸣器 微克 。根据图３所示的曲线，编程时使用 报警。在后续工作中，还需要将该系统功能扩 该曲线的拟合直线方程。 展，增加控制换气扇等空气质量调节部件，而 使用该测量系统在４８小时内测量空气中 ＰＭ２．５的浓度变化曲线如图４所示，为４次平 ＜＜下转２５０页 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・２４９ 信息技术・Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 一＾）口牙ｌＩｏ＞芎ｇ丁ｏ 文／炅健宝 表ｌ：保障措施与膊急场景对应表 随着科学技术的发展，电子 化业务系统代替手工处理称为主 流；信息系统作为业务应用的关 键芰撑，其面临的各种风险将对 对业务连续性造成致命影响 本 文结合电网企业实际情况，对信 息系统面临的风险以及应急保障 茕略进行了分析和探讨。 求全方位保障、 务应用的安全稳定运行。 经过数年的建设，信息化系统已逐步积 累ｒ应对处理各种风险的保障措施，如备份、 致客，１和公司利益遭受最大损失。 系统风险管理 ‘先对业务运营支撑系统 进行风险评估和风险分析，然后将面临的 种 ＾ｎ—芒、口＿ｃｖ ¨ｃｖ凸价．Ｎ 丑＿Ｉｄ 风险进行分类，针对每种风险和常见场最制定 卡Ｈ 的业务连续性保障措施，对于保障措施不 能覆盖和应对的残余风险，需要制定改进计划， 【关键词】业务应急风险梳理保障策略 高可用、应急系统、容灾系统等，ｌ司时结合日 常维护Ｔ作中发观的问题，进行了细化归类， 形成Ｊ 全方位风险场景和应对措施，通过在此 １前言 随符业务系统规模的／ｆ 断扩人，信息系 统面临的运维风险也越来越岛，风险的范围越 来越大，如：１ 被动系统故障、人为误操作、 火灾、水灾、传输中断、等，同时ＩＩ益激烈的 ｆ 场竞 和４ 断提高的客』 服务质点￡需求对仿 息系统艾撑能力和¨丁靠稳定运行提…了更高的 要求，迫切 建设一套完整的应急 障体系， 进，促进应急保障体系 基础Ｉ 进一步建 完善全网信息化系统的应急 通过不断完善和持续【保障体系和相关指标要求，可更敏捷、高效的 应对 类突发 ｌＩｆ件挑战，提高信息化系统的抗 风险和业务连续性能力。 的健令和完善。风险梳理过程如图１所示。 ２．１系统面临的风险 ２风险分析 电网企业竹息化系统在运行过程ｌＩ１存在 各种可能导致系统运行异常或中止，造成 业 观阶段电 企业 息系统主要面临的风 险订计划外风险和计划内风险两种： 计划外风险：主要指不町预测的人为或『ＬＩ 然的原 ，造成业务系统运行严重故障或瘫痪 的情况，这种风险不・叮避免，ｔ要包括：Ｉ＇Ｉ然 和客户无法进行ＩＦ常业务操作，、Ｉ 务中断将导 ＜＜上接２４９页 ４ ３ ／‘ ’ ，’ ， ２ ， ， ．／ ／ ０ ０ Ｏ２ ０．４ ０．６ ０．８ Ｄｕｓｌ ｄｅｎｓｉｔｙ（ｍａ，ｍ ） 图３：输出电压与颗粒浓度曲线图 儿还一 以将该系统通过无线网络 Ｊ 位机连 接，实现榆测系统的远程控制。 图４：４８小时ＰＭ２．５浓度变化曲线 参考文献 ［１］刘少军，王瑜瑜－基于单片机控制的空 气质量检测系统的设计【Ｊ］・机械与电 ［２】李全利单片机原理及应用技术 ．北 ．境与健康杂志，２００２ 京：高等教育出版社，２０１１． ，［３１白志鹏子，２０１ ５（Ｏ１）‘ 贾纯荣等，人体对室内外空气污 作者单位 染物的暴露量与潜在剂量的关系【Ｊ］环 泰山学院 山东省泰安市２ ７１ ０００ ．２５０・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
