市面上能買到的11中常見的pm2.5檢測儀
網上大佬實測並不是很準，我這裏沒測過（全買下來有點貴，貧窮限制了我的想象力）
這些檢測儀多數是複合式、多功能的空氣質量檢測儀。具體就不一一介紹了。這篇文章主要分享下怎樣用更少的成本，短暫的時間。自己動手製作更加精確的pm2.5檢測儀。
那麼PM2.5（細顆粒物）是什麼？（廢話段）
因爲各國標準不一樣，天氣預報也報空氣質量，預報的空氣質量與實際的空氣質量一樣嗎？但這個問題，想動手製作一個PM2.5檢測儀，有了自己動手製作的PM2.5檢測儀的話，當空氣質量較差或者嚴重污染的時候，提醒家人，同學和身邊的人儘量減少戶外活動，真正減少吸入細顆粒物。
製作一個PM2.5檢測儀的想法是好，在1個小時內能否製作出一個PM2.5檢測儀呢？利用C/C++是貼近硬件的語言來做的話，要花好長一段時間甚至半年先學習C語言以後，再考慮動手製作，更不用說1個小時內製作出一個PM2.5檢測儀。
接下來我介紹一個在1個小時內製作一個PM2.5的方法。
1. PM2.5檢測儀原理採用TPYBoard開發板爲控制處理器，通過串口由PM2.5灰塵傳感器GP2Y1010AU0F檢測低程度的空氣污染PM2.5能夠甄別香菸和室內/室外灰塵，並通過SPI接口由LCD5110顯示屏顯示當前空氣粉塵濃度(ug/m³)。當空氣中粉塵濃度達到所設定限度點亮不同的LED燈來知道當前空氣質量等級。
該檢測儀通過Python腳本語言實現硬件底層的訪問和控制細顆粒物檢測傳感器，每間隔一定時間，傳感器自動進行檢測，檢測到的空氣粉塵濃度數據通過串口上傳至主控板，主控板收集到數據後，同樣使用Python腳本語言將PM2.5的檢測結果顯示到LCD5110上。
參照1:TPYBoardLED亮燈狀態與 PM2.5日均濃度對應的指數等級對應表：
| PM2.5值數 | 日均濃度值（ug/m³ ） | 空氣質量等級 | LED燈狀態 |
0～50 | 0-35 | 優 | 綠燈亮 |
50~100 | 35-75 | 良 | 綠燈亮 |
100～150 | 75-115 | 輕度污染 | 藍燈亮 |
150～200 | 115-150 | 中度污染 | 黃燈亮 |
200～300 | 150-250 | 重度污染 | 紅燈亮 |
>300 | >250 | 嚴重污染 | 紅燈亮＋黃燈亮 |
參照2: TPYBoard的硬件特點：
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ü STM32F405RG MCU.
ü 168 MHz Cortex-M4 CPU with 32-bit hardware floatingpoint.
ü 1 MiB flash storage, 192 KiB RAM.
ü USB口, 支持 串口，通用存儲，HID協議。
ü SD卡插槽。
ü MMA76603軸加速度計.
ü 4 LEDs, 1復位按鈕, 1通用按鈕.
ü 3.3V0.3A板載 LDO , 可從USB口或者外置電池供電。
ü 實時時鐘。
ü 30個通用IO口，其中28個支持5V輸入輸出。
ü 2個 SPI接口, 2個 CAN接口, 2個I2C接口, 5個USART接口.
ü 14個 12-bit ADC引腳。
ü 2個DAC 引腳。
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2. 材料準備製作PM2.5檢測儀所需材料如下：
1.PM2.5粉塵傳感器1個，檢測PM2.5（細顆粒物）傳感器，TXD串口輸出。
2.TPYBoard開發板1塊，主要用來當主控開發板，讀入傳感器數據。
3.Lcd5110顯示屏1個，主要用來顯示檢測的信息。
4.杜邦線若干。
5.數據線一條。
3.硬件接線方法傳感器的針腳
傳感器上一共六根線，從1到6依次是GND,VCC,NC,NC,RX,TX。其中我們只用三根線，電源（GND,VCC）和串口（TX），傳感器與TPYBorad接線參照圖1，具體用哪個串口請參照官方網站上文檔TPYBoard 關於串口的使用，小編用的串口爲 UART(2) is on: (TX, RX) = (X3, X4) = (PA2, PA3)，因爲只需要將數據傳到PTYBoard，所以只用到RED即PTYBoard的X4引腳。
圖1
LCD5110的針腳TPYBoard LCD5110 memo
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Y10 =>RST Reset pin (0=reset, 1=normal)
Y11 =>CE Chip Enable (0=listen for input,1=ignore input)
Y9 =>DC Data/Command (0=commands, 1=data)
X8 =>DIN data flow (Master out, Slave in)
X6 =>CLK SPI clock
VCC
Y12 => LIGHT Light(0=on, 1=off)
GND
圖2
PM2.5檢測儀整體接線方法按照圖1、圖2所示將PM2.5粉塵傳感器以及5110顯示屏與PTYBoard連接起來，硬件連接完畢，如圖3:
圖3
PM2.5粉塵傳感器工作原理及數據處理PM2.5粉塵傳感器工作原理PM2.5粉塵傳感器的工作原理是根據光的散射原理來開發的，微粒和分子在光的照射下會產生光的散射現象，與此同時，還吸收部分照射光的能量。
當一束平行單色光入射到被測顆粒場時，會受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強將被衰減。如此一來便可求得入射光通過待測濃度場的相對衰減率。而相對衰減率的大小基本上能線性反應待測場灰塵的相對濃度。光強的大小和經光電轉換的電信號強弱成正比，通過測得電信號就可以求得相對衰減率，進而就可以測定待測場裏灰塵的濃度。在傳感器的中間有一個洞，這個洞可以讓空氣在裏面流通。在洞的兩個邊緣 ，一面安裝有一個激光發射器，另一面安裝有激光接收器。這樣一來，空氣流過這個小洞，空氣裏的顆粒物呢就會擋住激光，從而產生散射，另一面的接收器，是依據接收到的激光強度來發出不同的信號的（其實就是輸出不同的電壓值）。這樣一來，空氣裏的顆粒物越多，輸出的電壓越高，顆粒物越少，輸出的電壓越低。
內部結構如圖內部結構仿真圖所示：
內部結構仿真圖
PM2.5粉塵傳感器傳感器數據處理上面說了傳感器的原理，接下來就說說它傳出來的信號和對於接收到的信號的計算吧。
這個傳感器的輸出數據是靠串口進行傳輸的，傳感器會通過串口每10ms不到（一般3～4ms）發送一個數據，數據的類型大致是個“0X00”這樣的16進制的數據。每次的數據會以“0XAA”作爲起始端，以“0XFF”作爲結束端。共7個數據位，7個數據位中包含了起始位，結束位，數據高位，數據低位，數據高校驗位，數據低校驗位和校驗位（校驗位是怎樣計算出來的，下面會講到）。數據格式大致如下：
其中校驗位長度=Vout（H）+Vout（L）+Vref（H）+Vref（L）的長度。
數據的組成一共是有7個數據位，但是隻有Vout（H）和Vout（L）這兩個數據纔是我們真正所需要的。我們需要依照這兩個數據算出來串口輸出的數字數據，從而通過數模轉換公式來計算出輸出的電壓。進一步的通過比例係數計算出空氣中顆粒物的數量。下面來說一下怎麼計算。
傳感器輸出的數據分爲高位和低位，其中呢Vout（H）爲高位，Vout（L）爲低位。因爲串口傳進來的Vout（H）和Vout（L）是16進制的，第一步先轉化成10進制的（這個大家都會，不多說了）。然後根據這兩個輸出值的10進制數計算出串口輸出數值的電壓。
公式如下（其中Vout（H）和Vout（L）是已轉化爲10進制的）：
Vout=（Vout（H）*256+Vout（L））/1024*5
這樣就算出來了他輸出出來的電壓了，再根據比例係數A，就可以計算出空氣中的顆粒物的值了。（A的值一般是在800到1000，具體的數值還要根據你買到的傳感器的精度，準確度和誤差值進行確定。我現在用的是800。）
PM2.5粉塵傳感器的採樣頻率及程序編碼PM2.5粉塵傳感器的採樣頻率PM2.5粉塵傳感器的採樣頻率是非常高的，一般3～4ms發送一個16進制的採樣數據，也就是說傳感器通電（接通VCC和GND）後，每隔3～4ms發送一個16進制的採樣數據，這麼高的採樣頻率作爲一個檢測儀來說顯然是沒有必要的。
TPYBoard通過串口接收粉塵傳感器數據，使用串口當然先定義串口，通過打開就可以接收串口數據，關閉串口就停止接收數據的特點，來自由控制PM2.5粉塵傳感器的採樣頻率。
我們main.py中，採用首先定義串口，其次是打開串口接收採樣數據，最後關閉串口，並且處理採樣數據及顯示，依次循環。
運行測試接線ok後，導入font.py文件和upcd8544.py文件(主要用於5110顯示數據），再運行main.py即可看到當前的空氣質量等級以及PM2.5的濃度值了。
下面鏈接是我用煙燻的演示視頻，供大家參考一下。
http://v.youku.com/v_show/id_XMTY5NjM5NDYwMA==.html
源代碼把我寫的程序的源碼分享給大家，有需要的可以參考一下。
#main.py
import pyb
import upcd8544
from machine import SPI,Pin
from pyb import UART
from ubinascii import hexlify
from ubinascii import *
#M0 = Pin('X1', Pin.OUT_PP)
i=0
K=1
T=0
E=0
F=0
W=0
P=0
L=0
SHUCHU=0
A=800#A比例係數，在北方一般使用800-1000.南方空氣好一些，一般使用600-800.這個還和你使用的傳感器靈敏度有關的，需要自己測試再定下來。
G=1024/5#G爲固定係數，是爲了把串口收到的數據轉換成PM標準值。
SHI=0#後面會賦值轉換成十進制的數值。
#*******************************主程序**********************************
#pyb.delay(5000)
SPI = pyb.SPI(1) #DIN=>X8-MOSI/CLK=>X6-SCK
#DIN =>SPI(1).MOSI 'X8' data flow (Master out, Slave in)
#CLK =>SPI(1).SCK 'X6' SPI clock
RST = pyb.Pin('Y10')
CE = pyb.Pin('Y11')
DC = pyb.Pin('Y9')
LIGHT = pyb.Pin('Y12')
while True:
u2 = UART(2, 2400)
pyb.delay(1000)
#print('kaishi ')
u2.deinit()
pyb.delay(10)
if(u2.any()>0):
W=1
_dataRead=u2.readall()
#print('_dataRead=',_dataRead)
R=0
while (W>0):
#print('截取開始')
T=_dataRead[R]
if(T==170):
E=R+1
F=R+2
#R=_dataRead[65]
#print('十位=',_dataRead[E])
#print('個位=',_dataRead[F])
W=0
R=R+1
P=_dataRead[E]
L=_dataRead[F]
SHI=P*256+L#把串口收到的十六進制數據轉換成十進制。
SHUCHU=SHI/G*A
if(SHUCHU<35):
Quality = 'Excellente'
print('環境質量:優','PM2.5=',SHUCHU)
pyb.LED(1).off()
pyb.LED(2).on()
pyb.LED(3).off()
pyb.LED(4).off()
elif(35<SHUCHU<75):
Quality = 'Good'
print('環境質量：良好','PM2.5=',SHUCHU)
pyb.LED(1).off()
pyb.LED(2).on()
pyb.LED(3).off()
pyb.LED(4).off()
elif(75<SHUCHU<115):
Quality = 'Slightly-polluted'
print('環境質量：輕度污染 ','PM2.5=',SHUCHU)
pyb.LED(1).off()
pyb.LED(2).off()
pyb.LED(3).on()
pyb.LED(4).off()
elif(115<SHUCHU<150):
Quality = 'Medium pollution'
print('環境質量：中度污染 ','PM2.5=',SHUCHU)
pyb.LED(1).off()
pyb.LED(2).off()
pyb.LED(3).on()
pyb.LED(4).off()
elif(150<SHUCHU<250):
Quality = 'Heavy pollution'
print('環境質量：重度污染 ','PM2.5=',SHUCHU)
pyb.LED(1).on()
pyb.LED(2).off()
pyb.LED(3).off()
pyb.LED(4).off()
elif(250<SHUCHU):
Quality = 'Serious pollution'
print('環境質量：嚴重污染 ','PM2.5=',SHUCHU)
pyb.LED(1).on()
pyb.LED(2).off()
pyb.LED(3).on()
pyb.LED(4).off()
lcd_5110 = upcd8544.PCD8544(SPI, RST, CE, DC, LIGHT)
lcd_5110.lcd_write_string('AQI Level',0,0)
lcd_5110.lcd_write_string(str(Quality),0,1)
lcd_5110.lcd_write_string('PM2.5:',0,2)
lcd_5110.lcd_write_string(str(SHUCHU),0,3)