1.1.2  设计的主要意义

二十一世纪，科学技术的发展日新月异。人对测量技术的要求也是越来越普遍。更多的场合需要拿数据说话。因此测量技术的发展几乎是众望所归的必然。

雾霾是空气质量的重要标志。雾霾出现的多寡，雾霾的浓度，都与当地空气质量的好坏是成正比的。所以说一片区域空气质量越好，当地的雾霾天气也就越少，雾霾浓度也会降低。反之，如果当地空气受到污染，随之而来的就是高浓度的雾霾。雾霾现在已经被认定为是灾害天气的一种，严重的甚至还会影响户外工作。霾不是一个新造字，但其现今的定义是由PM2.5、PM10、PM0.1和重金属如Ni、As、Cr和Pb组成的微小颗粒的总称。在空气动力学和气象研究当中，通过微小颗粒的直径范围来给他们作区分并命名。其中最大的直径小于百微米的微小颗粒物都被统一称为TSP（总悬浮颗粒）；同理，根据直径区分，直径小于十微米的微小颗粒物被统称为PM10（直径小于十微米的可吸入颗粒物）；和直径小于2.5微米的，这次实验主要的检测对象，PM2.5（直径小于2.5微米的可吸入颗粒物）。它能直接进入肺部，极为细小。虽然PM2.5仅是地球大气成分的很小一部分，但其粒径较小，所以非常的轻，可以在空气当中悬浮停留非常长的时间，其中的有害成分又因为其极小的直径，被人体吸入肺部之后，极为容易被身体吸收，其中的重金属就残留在人体内无法排出了。

在中国，有两部分的原因导致PM2.5受到空前的关注，从而使PM2.5成为现代中国最显而易见的环境问题之一。其中一部分的原因是，中国的排放标准和监管水平，都还处于发展的初级阶段，尤其是工业建设。另一个原因是，我国虽然是能源大国，但能源的来源结构是以煤炭为主，这样是更容易产出PM2.5颗粒，一到冬天，北方集中供暖，雾霾天气就层出不穷，受灾害特别严重的北京以及东北地区，由于接近西伯利亚，所以不仅当地会受到雾霾灾害天气影响，寒流还会裹挟着大量的以PM2.5为主的颗粒物向南方地区扩散，影响其他地区的居民。2.5微米这个直径大小，是根据人体的功能所推出来的，因为如果大于这个直径，人体会产生相应的反应，例如吐痰或者是咳嗽来排出这些颗粒，但小于这个直径，就不会在呼吸道中形成堵塞，会向更深处的器官，例如呼吸道扩散，造成对应部位的感染，后果就会更加严重。而且PM2.5更是间接完成了中国人口罩的升级，过去中国人大多数使用的是棉或者纱材质的口罩，但是这样的口罩完全不能阻隔任何PM2.5的颗粒，PM2.5导致了新型口罩的热卖，人们的健康意识正在增强，但空气污染并不是一朝一夕就能完成的简单问题，所以在当地空气污染没有得到完全的解决之前，空气污染的测量对于个人用户来说就是一件需要的内容项目了。因此，PM2.5的监测和管理变得越来越重要。

2  主控制器及主要器件

2.1  STC89C51单片机

STC89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

STC89C51具有以下标准功能:8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及晶振电路。另外，STC89C51可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。内部数据存储器的高128个单元是为专用寄存器提供的，因此该区也称作特殊功能寄存器（SFR），它们主要用于存放控制命令、状态或数据。除去程序计数器PC外，还有21个特殊功能寄存器，其地址空间为80H～FFH。这21个寄存器中有11个特殊功能寄存器具有位寻址能力，它们的字节地址刚好能被8整除。