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编号：

T4502407C

设计简介：

本设计是基于单片机的建筑工地扬尘噪音检测，主要实现以下功能：

1. 通过声音传感器检测声音
2. 通过PM2.5传感器检测空气质量
3. 通过按键来设置阈值
4. 通过人体热释电传感器感知是否有人
5. PM2.5 分级预警：根据实时检测的 PM2.5 浓度与预警值的对比，系统通过三色 LED 灯进行分级警示：
6. 绿灯亮起：当 PM2.5 浓度低于预警值的 50%，表示空气质量良好
7. 黄灯亮起：当 PM2.5 浓度介于预警值的 50%-100% 之间，提示空气质量一般
8. 红灯亮起并触发蜂鸣器并打开水泵继电器：当 PM2.5 浓度超过预警值，表明空气质量较差，提醒现场人员采取防护措施.
9. 声音大于阈值，红色LED灯闪烁

电源： 5V
传感器：声音传感器、PM2.5传感器（GP2Y1014AU）
显示屏：LCD1602显示屏
单片机：STC89C52单片机
执行器：水泵继电器、蜂鸣器、LED灯
人机交互：独立按键

标签：STC89C52、LCD1602、GP2Y1014AU、有源蜂鸣器、LED

题目扩展：多传感器融合的智慧城市环境监测系统、工业厂区空气质量实时监测与治理系统、基于物联网的远程环境监测与控制系统

基于 STC89C52 的建筑工地扬尘噪音检测系统设计

一、主控部分

核心：STC89C52 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. PM2.5 检测模块：检测建筑工地空气中的粉尘浓度
2. 声音检测传感器模块：检测建筑工地的声音强度（噪音值）
3. 独立按键模块：用于切换系统界面、设置粉尘浓度及噪音阈值
4. 供电电路：为整个建筑工地扬尘噪音检测系统供电

三、输出部分

1. LCD1602 显示模块：显示当前监测的粉尘浓度、噪音值等环境数据，以及参数阈值设置界面
2. 声光报警模块：当粉尘浓度或噪音值超出设定阈值（环境数据异常）时，触发声光报警提醒
3. 水泵控制模块：当空气中粉尘浓度过高时，自动启动水泵进行降尘作业
4. LED 灯提示模块：通过灯光状态变化，辅助提示系统运行状态或环境数据异常情况

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包含 PM2.5 传感器、声音检测传感器、ADC 模数转换芯片、单片机最小系统、LCD1602 显示屏、声光报警模块、水泵、LED 灯、独立按键及供电电路。焊接流程需先准备好电路板、元器件，清理电路板并涂助焊剂，按设计依次将电阻、电容等小型元件，再是传感器、芯片、显示屏等精密器件，最后接插件与按键焊接到对应焊盘，焊接中把控温度、时间，焊后检查焊点，清理助焊剂，测试硬件连通性与功能，保障各模块协同工作。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 气压值和声音值采集测试

该设计通过 PM2.5 传感器采集环境中颗粒物浓度信号，声音检测传感器捕捉声音数据，两者输出的模拟信号经 ADC 模数转换芯片转为数字信号，传输至单片机最小系统进行处理运算。单片机将处理后的 PM2.5 浓度值和声音强度值，通过程序驱动 LCD1602 显示屏，按预设显示逻辑（如固定格式、位置），把实时监测的 PM2.5 数值与声音数值直观呈现出来，同时系统还可结合独立按键、供电电路、声光报警模块、水泵、LED 灯等，实现数据超限报警、设备联动控制等功能。气压和声音值采集测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 气压和声音值采集测试图

5.3 阈值设置功能测试

系统默认显示监测界面，按键值 1 切换至阈值设置界面，显示当前 PM2.5 阈值。按键值 2，阈值 + 10，按键值 3，阈值 - 10。阈值超限报警。每次操作后阈值写入 EEPROM 保存，再按键值 1，返回监测界面，系统使用新阈值预警。其阈值设置功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 按键功能测试图

5.4 报警功能调试

在测试环境中搭建系统并连接好传感器、LED 灯、水泵、蜂鸣器，设置初始 PM2.5 阈值、噪音阈值。首先在清洁空气环境（PM2.5 < 阈值一半）下，验证系统仅点亮绿灯且水泵和蜂鸣器关闭；接着引入轻微污染（阈值一半≤PM2.5 < 阈值），确认系统切换为黄灯常亮且其他设备保持关闭；然后制造高污染环境（PM2.5≥阈值），检查系统同时触发红灯常亮、水泵启动喷水、蜂鸣器持续报警；随后在 PM2.5≥阈值状态下制造超过 60dB 的噪音，验证红灯转为闪烁状态而水泵和蜂鸣器保持工作。报警功能调试如下图 5-4 所示。

图 5-4 报警功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 报警功能测试

在测试环境中搭建系统并连接好传感器、LED 灯、水泵、蜂鸣器，设置初始 PM2.5 和噪音阈值后，依次在清洁空气（PM2.5 < 阈值一半）、轻微污染（阈值一半≤PM2.5 < 阈值）、高污染（PM2.5≥阈值）环境下测试，分别验证绿灯亮、黄灯亮、红灯亮且水泵和蜂鸣器工作，最后在高污染且噪音超 60dB 时，确认红灯闪烁而水泵和蜂鸣器保持工作。报警功能测试图如下图 6-2 所示。

图 6-2 报警功能测试图

6.3 阈值设置功能测试

系统默认显示监测界面，按键值 1 切换至阈值设置界面，显示当前 PM2.5 阈值。按键值 2，阈值 + 10，按键值 3，阈值 - 10。阈值超限报警。每次操作后阈值写入 EEPROM 保存，再按键值 1，返回监测界面，系统使用新阈值预警。其阈值设置功能如下图 6-3 所示：

图 6-3 按键功能测试图

设计说明书部分资料如下