单片机pm25浓度检测仪毕业设计论文豪华版(编辑修改稿)

单片机pm25浓度检测仪毕业设计论文豪华版(编辑修改稿)内容摘要：

脚：空脚 控制指令说明 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如 表所示： 表 控制命令表 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 10 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标 志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRA 或 DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读 出的数据内容 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1 为高电平、 0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效 指 令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置 指令 8： DDRAM 地址设置 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据 指令 11：读数据 11 、夏普粉尘传感器 GP2Y1010AU0F 日本夏普公司灰尘传感器 GP2Y1010AU，体积小巧，灵敏度高，可以用来测量 微米以上的微小粒子，可用于室内环境中烟气、粉尘、花粉等浓度的检测。 此款产品不但可以检测出单位体积粒子的绝对个数，而且内置气流发生器，可以自行吸入外部空气。 灰尘传感器 GP2Y1010AU 安装保养方便，使用寿命长，精度高，稳定性 好。 其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，通常在空气净化系统中应用。 该传感器具有非常低的电流消耗（最大 20mA，典型值 11mA），可使用高达 7VDC。 该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓成正比。 夏普灰尘传感器 GP2Y1010AU0F 传感器内部结构 12 应用领域： 空气净化器和空气清新机； 空调； 空气质量监控仪； 空调等相关产品。 主要参 数： 灵敏度： () 输出电压： (TYP) 消耗电流： 11mA 工作温度： 10~65℃ 存储温度： 20~80℃ 第三章、硬件电路设计 、电路设计框图 13 、系统概述 本电路是由 AT89S52 单片机为控制核心，另外主要通过 6 个模块的电路设计实现功能，他们分别是 LCD 显示模块、粉尘传感器、 A/D 转换、按键电路、报警电路、污染级别提醒电路。 系统原理图如下： 、单片机最小系统 单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其 功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。 对 51 系列单片机来说， 最小系统一般应该包括： 单片机、时钟电路、复位电路、输入 / 输出设备等。 单片机最小系统框图 时钟电路 : 14 在设计时钟电路之前，让我们先了解下 51 单片机上的时钟管脚： XTAL1（ 19 脚） ：芯片内部振荡电路输入端。 XTAL2（ 18 脚） ：芯片内部振荡电路输出端。 XTAL1 和 XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。 图 3 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在 XTAL XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。 一般来说晶振可以在 ～ 12MHz 之间任选，甚至可以达到 24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。 在本实验套件中采用的 的石英晶振。 和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。 当采用石英晶振时，电容可以在 20 ～ 40pF 之间选择（本实验套件使用 30pF）；当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大 一些，在 30 ～ 50pF 之间。 通常选取 33pF 的陶瓷电容就可以了。 另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板（ PCB） 时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少引线的寄生电容，保证振荡器可靠工作。 检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到 XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波，也可以使用万用表测量（ 把挡位打到直流挡，这个时候测得的是有效值） XTAL2 和地之间的电压时，可以看到 2V 左右一点的电压。 时钟电路如图所示。 时钟电路图 复位电路 : 15 在单片机系统中 ,复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。 MCS5l 系列单片机的复位引脚 RST（ 第 9 管脚） 出现 2 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。 如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。 复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。 上电瞬间 ，电容两端电压不能突变 ,此时电容的负极和 RESET 相连，电压全部加在了电阻上， RESET 的输入为高，芯片被复位。 随之 +5V 电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于 0 ,芯片正常工作。 并 联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后 ，通过按下按键使 RST 管脚出现高电平达到手动复位的效果。 复位电路图如图所示。 图 4 复位电路图 EA/VPP（ 31 脚）的功能和接法 : 51 单片机的 EA/VPP（ 31 脚） 是内部和外部程序存储器的选择管脚。 当EA 保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；当 EA 保持低电平时，则不管是否有内部程序存储器，只访问外部存储器。 对于现今的绝大部分 单片机来说，其内部的程序存储器（一般为 flash 容量都很大，因此基本上不需要外接程序存储器，而是直接使用内部的存储器。 在本实验套件中， EA 管脚接到了 VCC 上，只使用内部的程序存储器。 这一点一 16 定要注意，很多初学者常常将 EA 管脚悬空 ,从而导致程序执行不正常。 P0 口外接上拉电阻 : 51 单片机的 P0 端口为开漏输出，内部无上拉电阻。 所以在当做普通 I/O 输出数据时，由于 V2 截止，输出级是漏极开路电路， 要使“ 1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻，如图所示。 图 5 P0 口外接上拉电阻 另外 ，避免输入时读取数据出错，也需外接上拉电阻。 在这里简要的说下其原因：在输入状态下，从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的，但也有例外。 例如，当从内部总线输出低电平后，锁存器 Q ＝ 0， Q ＝ 1，场效应管 V1 开通，端口线呈低电平状态。 此时无论端口线上外接的信号是低电平还是高电平，从引脚读入单片机的信号都是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。 又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器 Q ＝ 1, Q ＝ 0,场效应管 V1 截止 .如外接引脚信号为低电平， 从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。 所以当 P0 口作为通用 I/O 接口输入使用时，在输入数据前，应先向 P0 口写“ 1”，此时锁存器的 Q 端为“ 0”，使输出级的两个场效应管 V V2 均截止 ,引脚处于悬浮状态，才可作高阻输入。 总结来说：为了能使 P0 口在输出时能驱动 NMOS 电路和避免输入时读取数据出错，需外接上拉电阻。 在本实验套件中采用的是外加一个 10K 排阻。 此外， 51 单片机在对端口 P0— P3 的输入操作上，为避免读错，应先向电路中的锁存器写入“ 1”，使场效应管截止，以避免锁存器为“ 0”状态时对引脚读入的干扰。 17 、粉尘传感器电路设 计 根据粉尘传感器 GP2Y1010AU 的规划书中对管脚的描述： 对应的管脚为： 故粉尘传感器的电路设计如图： 粉尘传感器 GP2Y1010AU 通过对空气粉尘颗粒浓度的检测输出模拟电压，其 18 值与粉尘浓度成正比。 故在仿真原理图中，我们用可变电阻设计的局部限压电路代替传感器： 、 A/D 转换 ADC0832 的封装机管脚说明： CS_： 片选使能，低电平芯片使能。 CH0： 模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用。 CH1： 模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用。 GND： 芯片参考 0 电位（地）。 DI： 数据信号输入，选择通道控制。 DO： 数据信号输出，转换数据输出。 19 CLK： 芯片时钟输入。 Vcc/REF： 电源输入及参考电压输入（复用） 电路设计如图所示： 、 LCD 显示模块设计 系统中采用 LCD1602 作为显示器件输出信息。 与传统的 LED 数码管显示器件相比，液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点，而且不需要外加驱动电路，根据各管脚的功能电路设计如下： 20 仿真电路图： 、按键电 路 本次设计的按键电路使用了单片机的 ， ， 三个口。 设计如下图： 21 、报警电路 本次设计的报警电路的控制输出使用了单片机的 口，设计如下： 、污染级别提醒电路和程序下载电路 根据不同的浓度范围提醒当前污染级别的电路，采用了绿，黄，红三个 LED灯，使用了单片机的 ， ， 实现提醒功能，设计如下： 为方便程序的烧录，单片机的程序下载电路设计如下： 22 第四章、程序设计及 软件应用 、主程序设计 主程序代码： /*****主函数 *****/ void main(void) { InitTimer()。 //初始化定时器 LED=1。 LED2=1。 LED3=1。 LED4=1。 BEEP=0。 lcd_init()。 //初始化显示 delay1ms(100)。 lcd_init()。 //初始化显示 delay1ms(100)。 while(1) { checkkey()。 //按键检测 if(set_st==0) { wr_(0x0c)。 if(FlagStart==1) //1 次数据采集完成 { num++。 ADC_Get[num]=abc。 if(num9) { num=0。 DUST=Error_Correct(ADC_Get,10)。 //求取 10 次 AD 采样的值 DUST_Value=(DUST/)*5000。 //转化成电压值 MV DUST_Value=DUST_Value*。 //固体悬浮颗粒浓度计算 Y=* X采样电压 V。