摘 要

工业的迅速发展给人们的生活带来了许多便利。然而，在现代化的工业生产过程中，各种对人体有害的因素也随之产生。其中，对人体健康危害最大的就是粉尘污染。当环境中不仅粉尘浓度过高，而且同时天气高温干燥，极有可能会发生爆炸，这对人们的人身安全造成了很大的威胁。

本次毕业设计的基于Arduino的粉尘浓度监测系统是基于粉尘检测技术设计而成。以Arduino Uno开发板为核心，主要实现对粉尘传感器采集到的当前环境数据进行处理、显示和串口通信。采用的夏普粉尘传感器采集环境中的粉尘浓度信号，经过Arduino处理后得到相应的粉尘浓度值，通过相关函数在液晶显示屏上显示出来。并通过串口和上位机进行通信，上位机通过读取串口的数据来进行实时绘图工作，通过变化的曲线来显示出一段时间内环境中的粉尘浓度变化规律。

本设计中，采用了Arduino Uno电路板作为主控板，夏普粉尘传感器作为数据采集设备，选择LCD12864作为外部的显示器。运用Aduino IDE编写程序来实现对整个电路的控制，使用C#编写串口读取程序来实现串口通信从而实现实时绘图。

关键字：粉尘检测，Arduino，C#，串口通信

Abstract

The rapid development of the industry brought a lot of convenience to people's life. However, in modern industrial production, can produce all kinds of harmful factors to human body. Dust pollution compared to other dangers of factors, the most severe effects on human health. When the environment is not only the dust concentration is too high, high temperature drying and at the same time, most likely have exploded, it poses a great threat to people's personal safety.

This graduation design based on the Arduino dust concentration monitoring system is designed based on dust detection technology. To the Arduino Uno development board as the core, the main implementation of dust sensor to the current environment of data processing, display and serial communication. The sharp dust sensor signal acquisition in the environment dust concentration, after dealing with the Arduino dust density can be calculated, through the correlation function displayed on the LCD screen. And communicate via a serial port and PC, PC by reading the serial data to the real-time drawing work, through the curve of the change to show the dust concentration of environment over a period of time.

In this design, adopted the Arduino Uno circuit board as the main control board, sharp dust sensors for data acquisition equipment, choose LCD12864 as external monitor. Using Aduino IDE to write programs to implement the control of the whole circuit, the use of c # write a serial port to read program to realize serial communication so as to realize the real-time drawing.

Keywords: Dust detection Arduino C# Serialport Communication

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 2

1.1课题研究背景及意义 2

1.2国内外粉尘测控技术的发展现状 2

1.3本文研究的主要内容和目标 3

第2章 相关技术基础 4

2.1 Arduino 4

2.2 .NET 6

2.2.1 .NET简介 6

2.2.2 C#的Windows应用程序的窗体设计技术 6

第3章 整体设计方案 9

3.1 硬件电路设计 9

3.1.1总体设计电路 9

3.1.2 粉尘传感器工作原理 10

3.1.3显示模块设计 12

3.2 上位机软件设计 14

第4章 功能模块的实现 15

4.1硬件电路的实现 15

4.1.1粉尘传感器数据采集模块 15

4.1.2数据显示模块 16

4.2软件功能的实现 17

4.2.1串口读取程序模块 17

4.2.2 串口绘图模块 22

第5章 系统测试与结果 24

第6章 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 33

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

粉尘污染问题是造成现代生活环境恶化的重要问题之一。粉尘污染对人们的生活环境以及身体健康问题构成了非常严重的威胁。现代化工业生产的规模越来越大，粉尘污染问题也变得越来越严重。因此，合理根治粉尘的污染源头，科学构建治理粉尘污染体系，对改善我们的生活环境十分必要。^[1]

当粉尘在一定空间内达到了一定的浓度时，往往会通过凝聚吸附等方式，附着在生产器械或电气设备表面和内部，会导致器械的严重磨损，还会影响设备正常运行，降低生产效率，影响工业生产的正常运行。

粉尘污染对人体健康的危害十分严重。随着人们的呼吸，很多细微粉尘也随着空气进入人们的肺部，随着呼吸作用进入肺泡、血液，在呼吸系统的内部会发生沉积，造成肺泡和粘膜的损伤，降低呼吸系统的机能，甚至导致肺心血管疾病，比如慢性咽炎、支气管炎等。有些非金属粉尘进入人体后，不能通过自身的作用进行排除，会导致尘肺病或癌症，严重者可危及生命。

还有一些金属粉尘，危害人体健康的主要原因是其化学属性。金属粉尘进入到人体内部后，会参与和干扰人体机能的生化过程。诸如铬、锰、镉、铅、镍等毒性较强的重金属粉尘进入人体后， 会影响儿童正常发育，引起人体的慢性中毒、导致人体贫血，损害神经、肾脏、心肺器官功能衰化甚至死亡。粉尘污染物通过悬浮和凝聚后，悬浮在大气中，具有吸收和反射太阳光线的能力，会导致光照强度降低，造成人体骨骼钙化不全，形成佝偻病、软骨病等症状，危害了儿童的正常发育。^[2]

造成粉尘污染的因素有很多，例如：工业生产产生的粉尘、汽车尾气排放中的细微颗粒物、建筑工程施工产生的尘土、车辆交通产生的地面扬尘、能源燃烧未充分燃烧而形成的烟雾，裸露地面或风沙形成的扬尘等等。

减少粉尘污染的第一步就是对产生粉尘的场所进行监测。世界各国对于控制粉尘污染问题都进行了大量的研究。^[3]

1.2国内外粉尘测控技术的发展现状

对劳动者的健康造成损伤的主要因素就是粉尘，粉尘会严重伤害劳动者的肺部机能。减少危害的首要措施就是对环境中的粉尘弄滴进行监测。由于不同的国家开展粉尘监测工作的时间、方式各有不同，研究方案也各有千秋。因此，进行国际间的粉尘监测技术的交流也很有必要。