基于单片机的pm25值检测仪设计

基于单片机的pm25值检测仪设计内容摘要：

案一：使用 KFCA1/V1/R4 系列 使用 KFCA1/V1/R4 系列。 能测量 ，供电电压为 DC24V（ 22V 到 26V）。 传感器稳定时间为接通电源约 1 分钟，不能相对的实时测量，价格相对较高，难入手。 . 方案二：使用夏普 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器 使用夏普 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器。 Sharp39。 s GP2Y1010AU0F 是一款光学空气质量传感器，设计用来感应空气中的尘埃粒子，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。 该传感器具有非常低的电流消耗。 该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓度成正比。 可测量 微米以上的微小例粒子。 体积小，重量轻，便于安装。 所以我选择夏普 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器。 图 22 便是夏普GP2Y1010AU0F 粉尘 传感器。 图 23 是该款夏普粉尘传感器的原理图。 灵敏度 尺寸 mm) 图 22夏普 GP2Y1010AU0F 粉尘 传感器 图 23夏普 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器内部结构图 苏州大学本科生毕业设计（论文） 7 第 MCU 选择 . 方案一：采用 ARM 系统 使用基于 ARM CortexM3 为内核的 EasyARM1138 单片机，它有八个通道的 10 位 ADC，使用简单且功耗低，体积小，高性能。 大量使用寄存器，执行指令速度更快，指令长度固定，寻址灵活，执行效率高等一系列优点。 但其加个相对来说比较高，一个简单的功能虽然也能实现，但总有点大材小用。 . 方案二： FPGA,CPLD 等大规模可编程逻辑控制器件 使用 FPGA,CPLD 等大规模可编程逻辑控制器件，其时钟频率高，运算速度快，但不合适该制作。 无论成本还是其他操作控制上的问题其都与单片机无明显竞争力，所以本方案不采用。 . 方案三：采用 52 单片机系统 52 单片机是 51 单片机的升级强化版本。 52 单片级它从内部的硬件到软件有一套完整的处理器，它的处理对相不是字、节而是位。 其成本相对较低，而且操作简单，但速度慢，片内空间不足，资源少，难以实现复杂的操作，而本设计不需要复杂的程序来运行，而且考虑本设计所以要的成本，故我选择 52 单片机作为系统。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 8 第 3章 检测仪设计 第 硬件设计 . 总体规划 该系统采用夏普 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器进行测量，得出模拟信号，再进行放大，然后送入单片机进行 A/D 转换处理和数据的处理。 再有 D/A 转换通过 LCD 显示。 . 主控制器电路 主控电路是 51 单片机，其外围电路非常的简单，只需要加上电源和晶振电路就行了。 图 31引脚结构 苏州大学本科生毕业设计（论文） 9 图 32晶振结构 . 显示电路 我们用到的是 1602 液晶模块。 它的连线引脚如图 3131. 第 1 脚： VSS 为电源地该引脚接总系统地线。 第 2 脚： VDD 为接 5V 电源正极可接移动电源的 5Vusb 电源脚。 第 3 角： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。 第 4 脚： RS 为寄存器选择， 高电平 1 时选择 数据寄存器 、 低电平 0 时选择 指令寄存器。 第 5 脚： RW 为读写 信号线 ， 高电平 (1)时进行读操作， 低电平 (0)时进行写操作。 第 6 脚： E(或 EN)端为使能 (enable)端。 第 7~14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据端。 第 15~16 脚：空脚或背灯电源。 15 脚背 光正极， 16 脚背 光负极。 图 33 1602液晶引脚 液晶模块的读操作时序图如图 34。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 10 图 34读操作时序图 液晶模块的写操作时序图如图 35。 图 35写操作时序图 . 传感器连线 使用夏普 GP2Y1010AU0F_粉尘传感器。 Sharp39。 s GP2Y1010AU0F 是一款光学空气质量传感器，设计用来感应空气中的尘埃粒子，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。 该传感器具有非常低的电流消耗。 该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓度成正比，其连线图如图 36。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 11 图 36夏普 GP2Y1010AU0F_粉尘传感器连线图 粉尘传感器引脚如图 37。 图 37粉尘传感器引脚 第 软件设计 . 软件结构 该程序主要有 5 个模块，初始化模块，显示模块，开关模块， AD 模块和数据处理模块块。 各个模块都有它们自个的功能和应用。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 12 图 38软件结构 . 软件设计 在 PROTEUS 绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件： *.HEX，可以在 PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 PROTEUS 不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。 前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。 它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。 这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。 课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。 由于 PROTEUS 提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪 器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台 随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。 它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。 可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。 相信在单片机开发应用中 PROTEUS 也能茯得愈来愈广泛的应用。 使用 Proteus 软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用 Proteus 开 发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。 实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。 因此， Proteus 有较高的推广利用价值。 目前 Proteus 的最新版为 ,ARM cortex 处理器被增加，在 中已经增加 DSP 系列苏州大学本科生毕业设计（论文） 13 （ TMS320）。 Proteus 可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30 多个元件库。 Proteus 可提供的仿 真仪表。