作為單片機應用教學，我們著眼于綜合知識的集成應用，下面我們通過自制pm2.5檢測儀過程掌握arduino相關接口電路，1602液晶顯示屏顯示數據，L298N電機控制板，手機藍牙控制，混色LED燈，灰塵傳感器以及相關用到的arduino編程語言。

對于激光式灰塵傳感器，基本原理是傳感器讓空氣自由流過（一些空氣測試儀內部有小風扇起到空氣流通的作用，在這里我們用來回走動的方式代替小風扇），定向發射LED光，通過檢測經過空氣中灰塵折射過后的光線來判斷灰塵的含量。灰塵傳感器市面上較為普及的是高精度的攀藤 G5 PMS5003傳感器（那個寶價約88元）和較為便宜的夏普SHARP GP2Y1010AU0F型灰塵/粉塵傳感器（那個寶價約25元），出于普及的考慮我們選用了SHARP GP2Y1010AU0F型灰塵/粉塵傳感器。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg

灰塵傳感器接線            Arduino 接線

1        Vled          –>    5V (先接150歐姆電阻，再接5v，買傳感器時有配套)

2        LED-GND  –>   GND（接地）

3        LED           –>    Digital pin2 (Arduino板子上數字D2端)

4        S-GND  黃色     –>    GND（接地）

5         Vo    黑色         –>   Analog pin 0(Arduino板子上模擬A0端)

6        Vcc   紅色        –>    5V

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg

粉塵濃度dustdensity= 0.17 * voltage - 0.1;//大概的線性函數關系。

在圖上可看到粉塵濃度超過0.5mg/m3的時候，傳感器輸出的電壓受到限制，不會無限增高，也就超出了傳感器的有效測量范圍。這也就是我們常說的爆表：pm2.5超過500ug/m3（1mg=1000ug）。

到這里，其實我們已經可以測試空氣中的粉塵濃度了，只不過要和電腦連線，通過arduino軟件的串口監視器功能得到電壓數據，來檢測空氣質量，因為用電腦的顯示器作為輸出，所以移動性和便攜性較差。但此時的硬件成本最低，算是空氣檢測儀的最小系統。

使用簡化版本的軟件代碼如下:

// 定義使用nano的A0端，連接灰塵傳感器5號線

int dustPin=0;

float dustVal=0;

// 定義使用nano的Digital pin 2端，連接灰塵傳感器3號線

int ledPower=2;

intdelayTime=280;

intdelayTime2=40;

float offTime=9680;

void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(ledPower,OUTPUT);

pinMode(dustPin,INPUT); }

void loop(){

// ledPower isany digital pin on the arduino connected to Pin 3 on the sensor

digitalWrite(ledPower,LOW);

delayMicroseconds(delayTime);

dustVal=analogRead(dustPin);

delayMicroseconds(delayTime2);

digitalWrite(ledPower,HIGH);

delayMicroseconds(offTime);

delay(1000);

if(dustVal>36.455)

Serial.println((float(dustVal/1024)-0.0356)*120000*0.035);

}

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.jpg

測試得到的數據和空氣質量對照：

3000 + = 很差

1050-3000 = 差

300-1050 = 一般

150-300 = 好

75-150 = 很好

0-75 = 非常好

為了能讓空氣檢測儀脫離電腦連線獨立工作，我們還要再加上一個LCD1602液晶屏。

1602 LCD液晶屏（焊好排線的1602屏那個寶價約7.5元，沒焊排線的約4.9元）

1602液晶屏帶ic端，ic端把上述連線封裝了，導出用到了總線技術顯示，簡化為4個接口，正接正極5v，負接和負極，sda接nano板子的sda管腳即A4管腳，見前面電路圖sda管腳，scl管腳接nano板子的scl管腳即A5管腳。Scl是時鐘，sda是數據，總線技術是把很多數據量按時鐘順序，分批次傳給nano板子。因為時間片很快，人感覺不到延遲。這樣管腳占用就少了很多。

按上圖連接線路后，1602的模塊測試代碼如下；

#include<Wire.h>

//#include<LiquidCrystal_I2C.h> //引用I2C庫  

  #include "LiquidCrystal_I2C.h"

//設置LCD1602設備地址，這里的地址是0x3F，一般是0x20，或者0x27，具體看模塊手冊  

LiquidCrystal_I2Clcd(0x27,16,2);   

voidsetup()  

{  

  lcd.init();                  // 初始化LCD  

  lcd.backlight();             //設置LCD背景等亮  

}  

void loop()  

{  

  lcd.setCursor(0,0);                //設置顯示指針  

  lcd.print("LCD1602 iic Test");     //輸出字符到LCD1602上  

  lcd.setCursor(0,1);  

  lcd.print("         by L.L.");  

  delay(1000);

}  

對于有些I2C接口的硬件來說，可以用以下代碼查到對應的I2C硬件地址，下列程序可以把I2C接口的硬件地址打印到串口監視器里：

#include<Wire.h>

voidsetup(){  

  Wire.begin();

  Serial.begin(9600);  

  Serial.println("\nI2CScanner");  

}  

voidloop(){  

  byte error, address;  

  int nDevices;

  Serial.println("Scanning...");  

  nDevices = 0;

  for (address = 1; address < 127; address++){  

    // The i2c_scanner uses the return valueof  

    // the Write.endTransmisstion to seeif  

    // a device did acknowledge to theaddress.  

    Wire.beginTransmission(address);  

    error = Wire.endTransmission();  

    if (error == 0){  

      Serial.print("I2C device found ataddress 0x");  

      if (address < 16)  

        Serial.print("0");  

      Serial.print(address, HEX);  

      Serial.println(" !");  

      nDevices++;  

    }else if (error == 4){  

      Serial.print("Unknow error ataddress 0x");  

      if (address < 16)  

        Serial.print("0");  

      Serial.println(address, HEX);  

    }  

  }  

  if (nDevices == 0)  

    Serial.println("No I2C devicesfound\n");  

  else  

    Serial.println("done\n");  

  delay(5000); // wait 5 seconds for nextscan  

}