16210420125_周家敏_基于STM32的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于STM32的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)Design and Implementation of PM2.5 Monitoring System Based on STM32院 （系）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系專 業(yè)電子信息工程班 級(jí)電子信息工程1班學(xué) 號(hào)16210420125學(xué)生姓名周家敏指導(dǎo)教師張勝田提交日期2020年 4 月18日成績?cè)u(píng)定成績項(xiàng)論文成績（百分制）折合比例實(shí)得成績（折合分）指導(dǎo)教師成績30%評(píng)閱教師成績20%答辯成績50%總評(píng)成績注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績按百分制評(píng)定。答辯成績不及格的（評(píng)分低于60分的），則該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總評(píng)成績?yōu)榇疝q成績摘要如今的世界

2、是一個(gè)現(xiàn)代化信息世界，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的普及和飛速發(fā)展，我們可以人為的利用信息科技的手段去針對(duì)環(huán)境進(jìn)行高質(zhì)量的環(huán)境檢測(cè)，這被認(rèn)為是一個(gè)快速準(zhǔn)確地反映當(dāng)前的環(huán)境質(zhì)量狀況的方法是最直接，有效的方法。追求室內(nèi)環(huán)境之美是當(dāng)代的人們對(duì)住房的普遍需求。為了滿足人們追求完美的室內(nèi)環(huán)境之美，人們通過制造和使用大量的天然合成化學(xué)材料來建造和裝飾自己的房屋，這樣的設(shè)計(jì)可以說明我們可以極大地促進(jìn)環(huán)境改善和充分保留了房屋的美觀性，但是也會(huì)給我們引起一個(gè)很重要的問題，就是室內(nèi)會(huì)充分保留了有害的氣體，這樣會(huì)給人增加危險(xiǎn)。由于室內(nèi)外環(huán)境的變化和異常的氣候，灰塵在大氣層變得越來越容易受到嚴(yán)重的污染，經(jīng)常的還會(huì)引起呼吸

3、系統(tǒng)的疾病，例如急性鼻炎。由此可知，我們身處的室內(nèi)大氣環(huán)境中的有害氣體PM2.5濃度將一定會(huì)持續(xù)地得到自然界和人類的高度注視，因?yàn)樗c我們的呼吸系統(tǒng)健康狀況息息相關(guān)。我們的本次實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)最基本的需要為我們準(zhǔn)備的是PM2.5zph01檢測(cè)溫濕度的傳感器，STM32f103c8t6單片機(jī)和1602液晶觸摸屏顯示器這三個(gè)是本次設(shè)計(jì)需要的元器件。關(guān)鍵字： PM2.5濃度 STM32單片機(jī) 液晶顯示器 室內(nèi)環(huán)境Abstract The world today is a modern information world. We can use existing technology to design s

4、ome equiPMent that can detect the surrounding environment.which is the most direct and effective method to reflect the current environmental situation quicKly and accurately. The beauty of indoor environment is the demand of contemporary peoples housing. In order to pursue the beauty of indoor envir

5、onment， people decorate houses by using a large number of synthetic chemical materials， which can greatly improve and retain the beauty of the house， but it will cause the problem that the indoor will retain harmful gases， which will increase the risK. As a result of environmental changes and abnorm

6、al climate， the dust layer becomes increasingly polluted， often causing respiratory system diseases， such as rhinitis. From this we can see that the concentration of PM2.5 in our atmospheric environment will continue to be watched by humans because it is closely related to our health. Our design mos

7、t needs to prepare PM2.5ZPH01 detection sensor， STM32F103C8T6 single chip microcomputer and 1602 LCD these three design devices. Keywords: PM2.5 concentration STM32 microcontroller LCD Monitor Indoor environment目錄一、設(shè)計(jì)的背景目的及意義11.1 本次設(shè)計(jì)的背景11.2 設(shè)計(jì)的意義21.3 設(shè)計(jì)的目的2二、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)42.1 整體設(shè)計(jì)的方向42.2 有關(guān)單片機(jī)的模塊52.2.1 S

8、TM32F103單片機(jī)系統(tǒng)模塊的作用72.2.2 供電部分72.2.3 時(shí)鐘電路82.2.4 中斷控制器82.2.5 復(fù)位電路82.2.6 晶振92.2.7 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的功率模式92.3 LCD1602液晶模塊102.4 按鍵電路的模塊122.5 報(bào)警電路的模塊132.6 ZPH01灰塵傳感器的模塊14三、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)163.1 開發(fā)環(huán)境簡介163.2 整體軟件功能的主程序163.3 軟件按鍵模塊的設(shè)計(jì)流程17四、系統(tǒng)的調(diào)試、測(cè)試19參考文獻(xiàn)22致謝23附錄24一、設(shè)計(jì)的背景目的及意義1.1 本次設(shè)計(jì)的背景自1970年代中共中央開始深入開展全國環(huán)境保護(hù)工作以來，環(huán)境保護(hù)制度管理體系由下而上，從

9、不嚴(yán)格到逐步嚴(yán)格，受中央命令嚴(yán)格控制該管理系統(tǒng)主要基于最初已經(jīng)形成的環(huán)境保護(hù)法律，行政和環(huán)境保護(hù)金融工具的綜合制定和使用以及環(huán)境保護(hù)法律制度，環(huán)境保護(hù)管理制度，生態(tài)保護(hù)經(jīng)濟(jì)制度等的制度管理體系?，F(xiàn)代的世界人類對(duì)于環(huán)境的認(rèn)識(shí)和需求漸漸得到提高，他們時(shí)時(shí)刻刻都在關(guān)注著周圍的事物和環(huán)境，無論是在工作、家中還是在路上逛街。又隨著現(xiàn)代科學(xué)電子信息監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和飛速發(fā)展，對(duì)于能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)設(shè)備仍然處于快速發(fā)展的階段和趨勢(shì)中。而中國，一個(gè)屬于社會(huì)主義的國家，在這個(gè)推動(dòng)著全世界的經(jīng)濟(jì)快速進(jìn)步和發(fā)展的電子信息時(shí)代，我國仍然作為一個(gè)社會(huì)主義的國家，顯示它在現(xiàn)代科學(xué)電子信息監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要作用和位置。所

10、以近年來人們對(duì)于環(huán)境的監(jiān)測(cè)設(shè)備需求也在持續(xù)增加?，F(xiàn)代世界明確將環(huán)境劃分三個(gè)資源域，生態(tài)與環(huán)境之間的關(guān)系，將資源域環(huán)境的所有權(quán)，其中包括使用權(quán)和監(jiān)督權(quán)，如果我們把它定義成一個(gè)單獨(dú)的序列，又把環(huán)境保護(hù)和建筑保護(hù)定義成一個(gè)森林結(jié)構(gòu)也是一個(gè)獨(dú)立的序列。當(dāng)環(huán)境和環(huán)境監(jiān)管又作為一個(gè)獨(dú)立的序列，并實(shí)行所有污染監(jiān)管，我相信我們周圍的環(huán)境將會(huì)變成很美好、很友好。灰塵也是直接影響我們室內(nèi)空氣質(zhì)量的罪魁禍?zhǔn)字??？晌肟諝庵械念w粒物體是關(guān)于灰塵的一種科學(xué)正確叫法，它其實(shí)是一個(gè)顆粒直徑大約為10um的顆粒物體，對(duì)于我們?nèi)祟惖难劬?，呼吸道和我們的口鼻腔非常有害。因?yàn)樗姆蹓m可以直接黏著在他人的眼睛和呼吸道上，如果這個(gè)物

11、體粉塵的濃度太過于高，可能會(huì)直接致使我們的呼吸管道堵塞，嚴(yán)重的話，可能會(huì)直接導(dǎo)致死亡或者窒息?？上攵?，周圍環(huán)境的美好對(duì)于它是多么重要。另外我們可知，煤礦在這種沒有通風(fēng)的惡劣天氣條件下，煤塵的濃度通?？筛哌_(dá)1000mg/m。由于煤礦的粉塵在地下開采加工作業(yè)和煤炭的生產(chǎn)中會(huì)直接產(chǎn)生大量的粉塵，工人在這種惡劣環(huán)境下生活和工作時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致大量的灰塵從空氣中被吸入;如果煤礦里的地下灰塵在密封不透氣的從空氣中大量的進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，肺泡中則將可能會(huì)被大量的地下灰塵在空氣中沉積，這種情況可能會(huì)直接導(dǎo)致煤礦工人因長時(shí)間患有粉塵肺病或者罹患癌癥等呼吸系統(tǒng)疾病，嚴(yán)重威脅他們的健康。因此，對(duì)于煤礦地下粉塵工人進(jìn)

12、行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和應(yīng)急的處理，及時(shí)的了解地下煤礦工人的日常工作生活環(huán)境和安全情況是非常必要的，這樣我們可以時(shí)刻監(jiān)測(cè)和捕捉工作環(huán)境中地下粉塵集中和變化的情況。為安全起見，對(duì)地下煤塵工人采取的應(yīng)急處理措施就是去盡量減少并大幅降低其PM2.5的地下煤塵濃度。而且城市建筑中的建筑灰塵對(duì)環(huán)境中PM2.5的濃度影響更大。如果我們可以設(shè)計(jì)出一套施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，工人就可以高效而有力地監(jiān)督施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲和氣體污染問題，檢查站點(diǎn)，內(nèi)置組合物聯(lián)網(wǎng)，無線通訊技術(shù)，無線傳感器，設(shè)計(jì)一套節(jié)能環(huán)保，性能穩(wěn)定施工現(xiàn)場(chǎng)簡單易操作，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值。細(xì)菌傳播載體其中的一類細(xì)菌載體是空氣中的灰塵和煙霧，他們?nèi)?/p>

13、果一旦發(fā)現(xiàn)灰塵彌漫在室內(nèi)空氣中，就可能會(huì)很容易向人體傳播各種細(xì)菌和疾病。當(dāng)室內(nèi)空氣質(zhì)量中的粉塵PM2.5濃度已經(jīng)超出了人體正常可能夠接受的粉塵濃度，極大的影響可能就會(huì)導(dǎo)致人的身體出現(xiàn)諸如咳嗽、鼻塞、胸悶等其他一系列疾病之類的癥狀?？諝庵械幕覊m將對(duì)我們的人類健康和其生產(chǎn)造成巨大的破壞。因此人們一直都在致力于找到一種改善我們的室內(nèi)空氣質(zhì)量的有效方法，像我們種植萬年青、綠蘿等綠色植物一樣來有效降低PM2.5的粉塵濃度。但是這個(gè)前提之一就是我們必須得及時(shí)的監(jiān)測(cè)出室內(nèi)空氣中得粉塵的濃度。所以，時(shí)刻的想要監(jiān)測(cè)和觀察到室內(nèi)空氣質(zhì)量的變化得設(shè)備的維護(hù)是及其重要的。因此，監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量的便攜式設(shè)備的設(shè)計(jì)是及其

14、重要的。這樣不僅人們才能夠舒適健康地生活在這個(gè)美好的時(shí)代中，而且能時(shí)刻的監(jiān)測(cè)到空氣質(zhì)量的變化，使得人們會(huì)更加關(guān)注和保護(hù)環(huán)境。1.2 設(shè)計(jì)的意義空氣質(zhì)量與健康息息相關(guān)。近年來，室外空氣質(zhì)量的大幅下降使得人們更加清醒地意識(shí)到室內(nèi)對(duì)空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的意義和重要性。目前，市場(chǎng)上大多數(shù)室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品都采用的是單個(gè)或多個(gè)參數(shù)的指標(biāo)，如空氣溫度，濕度，甲醛等;另外，有關(guān)于如何整合一個(gè)或兩個(gè)多參數(shù)指標(biāo)的空氣質(zhì)量報(bào)告，但是它們存在一些實(shí)用性不高且參數(shù)測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)等的缺陷。本文將有關(guān)于設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的PM2.5監(jiān)控單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)與其實(shí)現(xiàn)，通過監(jiān)控系統(tǒng)集成多種粉塵傳感器，通過串口無線通

15、信采集技術(shù)，直接向主機(jī)采集需要的粉塵外圍傳感器的數(shù)據(jù)，減少了外圍傳感器采集的電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控主機(jī)需要采集的粉塵傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和判斷。對(duì)于不同類型的監(jiān)控單片機(jī)只是需要改變其相應(yīng)的地址。而且該軟硬件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的的優(yōu)點(diǎn)很多，能同時(shí)直接實(shí)現(xiàn)多個(gè)類型的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)。1.3 設(shè)計(jì)的目的空氣和廢氣的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，氣體的報(bào)警系統(tǒng)，灰塵和顆粒的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)都已經(jīng)是環(huán)境檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的主要應(yīng)用類型。這款監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要指的是由三個(gè)組成部分監(jiān)控系統(tǒng)組成，主要要運(yùn)用到的技術(shù)是嵌入式技術(shù)、傳感器采集技術(shù)，設(shè)計(jì)出了一款通過設(shè)計(jì)環(huán)境數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控終端和監(jiān)控服務(wù)器的

16、環(huán)境系統(tǒng)。其中監(jiān)測(cè)終端有關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取以及采集節(jié)點(diǎn)與設(shè)計(jì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)終端之間的有關(guān)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)牟糠侄际峭ㄟ^先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，并且通過4g的網(wǎng)絡(luò)甚至可說是現(xiàn)階段已經(jīng)被自主開發(fā)了出來的5g網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)控的終端與設(shè)計(jì)環(huán)境數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控的服務(wù)器之間已經(jīng)建立了無線數(shù)據(jù)的連接。該數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境圖像和參數(shù)的獲取能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程報(bào)警，具備的穩(wěn)定的性能，可以很方便的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的傳輸。該監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較合理，設(shè)備簡單，實(shí)用性強(qiáng)。二、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 整體設(shè)計(jì)的方向基于單片機(jī)STM32的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)主要由五個(gè)基本的部分設(shè)計(jì)組

17、成，它們五個(gè)組成部分為：基于單片機(jī)的控制部分的電路，警報(bào)部分的電路，按鈕信號(hào)處理的部分，液晶顯示屏部分和基于PM2.5檢測(cè)信號(hào)處理部分的電路。此監(jiān)控系統(tǒng)主要的目的是用于測(cè)試便攜式的空氣凈化器中的PM2.5的灰塵顆粒濃度，是一個(gè)便攜式的單片機(jī)大氣環(huán)境顆粒濃度數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)至其規(guī)劃的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所采集的大氣環(huán)境顆粒濃度數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也可以簡稱為PM2.5檢測(cè)，是一個(gè)以基于單片機(jī)的STM32為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的微控制器對(duì)單片機(jī)內(nèi)灰塵顆粒的濃度進(jìn)行檢測(cè)。其中在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中特別添加了大氣數(shù)據(jù)溢出顆粒濃度警報(bào)的功能，是為了使用戶能夠在單片機(jī)lcd上實(shí)時(shí)顯示已經(jīng)微控制器檢測(cè)分析出來的PM2.5的灰塵顆

18、粒數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)于硬件的部分比較簡單，容易于理解。整個(gè)系統(tǒng)的硬件框架結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。如圖片中所顯示，工作頻率一般為72赫茲，該單片機(jī)系統(tǒng)的整個(gè)單片機(jī)工作頻率一般為72赫茲，工作處理流程由一個(gè)arm微處理器系統(tǒng)進(jìn)行控制，它可以說是最重要也是最具有核心的單片機(jī)工作處理部件。其單片機(jī)工作處理流程分為兩個(gè)步驟:當(dāng)一個(gè)STM32f103c8單片機(jī)處理器開始發(fā)出信號(hào)，采樣處理模塊開始進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，由所進(jìn)行采集得到的處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合和處理后，再通過一塊液晶的顯示屏對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了顯示，當(dāng)處理器采樣的數(shù)據(jù)已經(jīng)超出一臺(tái)機(jī)開始所進(jìn)行測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)值后，蜂鳴報(bào)警器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警的信號(hào)。2.2 有關(guān)單片機(jī)的

19、模塊單片機(jī)廣泛應(yīng)用在家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化、自動(dòng)控制、通信、國防工程技術(shù)尖端、汽車電子設(shè)備等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域1。一般學(xué)習(xí)工科的專業(yè)的學(xué)生很多都會(huì)接觸到單片機(jī)原理及應(yīng)用這門課程，不出意外，作為一名電子信息工程的大學(xué)生，它是我們必須學(xué)習(xí)的必修課程，通過對(duì)單片機(jī)的原理及設(shè)計(jì)與應(yīng)用的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，使得學(xué)生進(jìn)一步掌握單片機(jī)程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和應(yīng)用技巧，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)于單片機(jī)簡單原理和應(yīng)用系統(tǒng)的綜合理解和設(shè)計(jì)的能力。因此認(rèn)真做好單片機(jī)原理及應(yīng)用這一門課程的基礎(chǔ)理論教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)解決實(shí)際應(yīng)用技術(shù)問題的邏輯分析能力和自主創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，它的應(yīng)用能進(jìn)一步使得學(xué)生對(duì)單片機(jī)思維

20、的條理和邏輯更加嚴(yán)謹(jǐn)，更好地具備了后續(xù)選修課的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際從事能力為自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)及電氣控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。單片機(jī)的單片機(jī)的譯碼分析原理其實(shí)也就是當(dāng)該指令在單片機(jī)正常工作時(shí)，實(shí)質(zhì)上就是單片機(jī)執(zhí)行復(fù)合式指令的一個(gè)過程，而單片機(jī)執(zhí)行譯碼分析指令的過程可以大致分為三個(gè)主要的部分:單片機(jī)取指令，譯碼分析計(jì)數(shù)器指令和單片機(jī)執(zhí)行寄存器指令。單片機(jī)的取指令就是根據(jù)單片機(jī)的程序執(zhí)行計(jì)數(shù)器指令PC(也意即單片機(jī)控制programcounter)其中的一個(gè)值從單片機(jī)程序的存儲(chǔ)器接口中讀出當(dāng)前程序要求單片機(jī)執(zhí)行的譯碼分析指令并將其發(fā)送到指令寄存器。譯碼分析指令，顧名思義就是把單

21、片機(jī)的程序執(zhí)行計(jì)數(shù)器指令操作碼進(jìn)行編譯成單片機(jī)執(zhí)行的譯碼。執(zhí)行指令就是取出操作碼后再取zd出操作數(shù)，按照操作碼性質(zhì)對(duì)操作數(shù)進(jìn)行一種操作2。單片機(jī)在同一時(shí)間對(duì)不同指令進(jìn)行不同操作，實(shí)現(xiàn)并行處理，這就是他的工作原理。如果把智能單片機(jī)具體的作用比喻為某一個(gè)小的東西，例如把它具體化為一個(gè)我們常用的家庭電腦。它內(nèi)部像家庭電腦一樣是把CPU作為單片機(jī)最核心的部分，相當(dāng)于人類的大腦和心臟。我們家庭常見的冰箱，洗衣機(jī)，空調(diào)里面都有單片機(jī)。它像人的大腦起著決策、運(yùn)算、控制的作用。它的主要用途有：智能手機(jī)的一個(gè)內(nèi)核，用來自動(dòng)收接手機(jī)短信，管理手機(jī)用戶的視頻圖片、文本等，還比如可以用手機(jī)上網(wǎng)等，負(fù)責(zé)與電信運(yùn)營商的虛

22、擬主機(jī)用戶交換信息。智能單片機(jī)是煤氣表的工作核心，可以說是采用美國的一家德州儀器公司生產(chǎn)的智能單片機(jī)，功耗極低，耗電在幾微安，可以廣泛應(yīng)用在石油化工煤氣等各種防爆技術(shù)等級(jí)高的防爆場(chǎng)合。美國的微星電子公司自主生產(chǎn)的pic系列單片機(jī)功耗也低，是16位的，采用的都是精簡指令，使用方便3。這樣可以作為車床流量傳感器等計(jì)量控制控制設(shè)備的零部件和核心計(jì)量運(yùn)算系統(tǒng)的元器件。應(yīng)用在國內(nèi)的數(shù)控車床單片機(jī)做為流量計(jì)量控制車床的核心設(shè)備使用，可以很方便地接受各種圖形控制指令，自動(dòng)控制和完成對(duì)車床工件的自動(dòng)加工控制工作?？傊?，單片機(jī)的一些特點(diǎn)用途很多，我們看見的只是單片機(jī)冰山的一角。從上面我們可以更進(jìn)一步概括的講：一

23、塊芯片成就一部計(jì)算機(jī)。它的價(jià)格便宜實(shí)惠、體積較小不占用空間、質(zhì)量較輕便于攜帶，可以為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。此設(shè)計(jì)用到的是STM32F103C8單片機(jī)，STM32F103C8單片機(jī)具備以下特點(diǎn)：（1）由ST廠商設(shè)計(jì)開發(fā)的STM32單片機(jī)擁有Armcortex -m內(nèi)核，同時(shí)它還擁有一流的處理器和外設(shè):1s雙12 uadc，雙1 4兆位/秒的uart，18兆位/秒的uaspi等。，無論是在功耗還是系統(tǒng)集成方面也都有很好的技術(shù)性能，當(dāng)然，低功耗的msp430系列單片機(jī)還不到一些，但這可能不會(huì)直接影響單片機(jī)工程師對(duì)它的普及和重視程度，因?yàn)樗挠布蛙浖Y(jié)構(gòu)簡單，操作工具簡單易用，加上它在單片

24、機(jī)行業(yè)中強(qiáng)大的處理功能。（2）STM32F103C8單片上電機(jī)專用微控制器：這是一款被大眾所熟知的智能嵌入式高速低性能數(shù)控單片上電機(jī)專用微控制器，也是一款廣泛適用于各種集成電路的智能嵌入式-片機(jī)微控制器，工作頻率寬度范圍主要為72mhz，總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，輸入/控制輸出電路數(shù)據(jù)的總線寬度為37，程序文件存儲(chǔ)器的寬度類型主要指的是64Kflash，程序文件存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)容量的寬度類型主要是64KB(64KX8)，其中的coram程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)容量的寬度類型主要為20KX8，它的輸出電壓-進(jìn)入輸出數(shù)據(jù)電源的寬度范圍主要在2v左右到3.6v之間。（3）STM32F103C8單片機(jī)專為滿足用戶要求可

25、以實(shí)現(xiàn)各種價(jià)格便宜實(shí)惠、體積較小不占用空間、質(zhì)量較輕便于攜帶的智能嵌入式應(yīng)用管理程序而重新設(shè)計(jì)。單片機(jī)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的工作容量一般范圍是64Kb，需要的工作電壓2v3.6v，工作電壓環(huán)境下的溫度控制范圍一般為-4085。（4）STM32F103C8單片機(jī)的內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(最大128 KB閃存和20 KB SRAM)，所有型號(hào)都可以有2個(gè)12位ADC、3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通用16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器，以及標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展通信接口，但其接口范圍最多可達(dá)2個(gè)I2C接口和SPISART接口以及3個(gè)新的USART接口。一個(gè)USBNRT接口和一個(gè)CAN接口4。其更是具備著豐富的的I / O端口和一個(gè)連接可以達(dá)到

26、兩條APB總線的外圍設(shè)備。（5）STM32F103單片機(jī)大部分系列下的微控制器產(chǎn)品大部分都需要具備節(jié)能省電的模式才足以保證低功耗廣泛應(yīng)用的性能要求。主要滿足供電電壓的條件是不需要低于2.0v但最好不需要超過3.6v；STM32F103單片機(jī)的大部分系列的微控制器產(chǎn)品都提供了一種不止是只有從36腳開始的還有100腳的6種不同器件封裝的形式;無論是在工業(yè)上，醫(yī)療上更或者在信息科技領(lǐng)域的研究上都有可能根據(jù)這些不同的產(chǎn)品在封裝的形式還有各種器件封裝中的外設(shè)和配置不盡相同。（6）STM32F103單片機(jī)的應(yīng)用工業(yè)編程控制器件技術(shù)可以應(yīng)用在掃描儀等等還有應(yīng)用電機(jī)器件驅(qū)動(dòng)和開關(guān)應(yīng)用的可編程軟件控制以及醫(yī)療和

27、手持式應(yīng)用電子設(shè)備的ppc以及游戲外設(shè)和軟件gps應(yīng)用平臺(tái)等。2.2.1 STM32F103單片機(jī)系統(tǒng)模塊的作用單片機(jī)的電路圖如下圖所示:主要顯示的是STM32F103單片機(jī)的最小模塊，該設(shè)計(jì)的大致方向可以從這個(gè)從這個(gè)模塊看2.2.2 供電部分我們首先來看供電范圍要求的部分，單片機(jī)接入供電時(shí)有一定范圍的，常用+3.3V和+5V的電源給單片機(jī)供電。以3.3vSTM32f103單片機(jī)處理器為一個(gè)例子，如圖，從這個(gè)圖片上可以來看，我們其實(shí)可以比較清楚的從單片機(jī)了解到這顆單片機(jī)接入供電的范圍應(yīng)該是3.3V-5V，此單片機(jī)處理器接入的輸出電源為3.3V，目的主要是為了保證輸入電容能夠起到一個(gè)穩(wěn)壓濾波的頻

28、率和作用。但是如果單片機(jī)輸入的電壓范圍不在這個(gè)電壓范圍呢，比如說輸入電壓是+12V，那這個(gè)的時(shí)候就不能直接的給這顆單片機(jī)處理器供電了，它可以接入一個(gè)+3.3-3.0v的穩(wěn)壓電路，但是無論如何這個(gè)單片機(jī)的輸出電壓為3.3V。這樣我們就完全可以讓單片機(jī)穩(wěn)定為這顆單片機(jī)處理器提供一個(gè)3.3v的輸入電源了。另外，我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)要一定程度上需要特別注意和避免把電源的正負(fù)極接反。如果我們需要準(zhǔn)確地知道一種類型的芯片插座使用的是電源和電壓，通常我們可以查官方給出的芯片手冊(cè)。2.2.3 時(shí)鐘電路晶振的組成和功能是為系統(tǒng)提供最基本的電容和時(shí)鐘控制信號(hào)，從而使系統(tǒng)的功耗最小化。電容的組成和作用主要是為了保證晶振電

29、路輸出的信號(hào)震蕩和頻率更加穩(wěn)定。該設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路的最高的晶體振動(dòng)頻率應(yīng)該是72赫茲，正常工作，使高達(dá)72，000，000振蕩每秒!實(shí)際上，時(shí)鐘電路的最高晶振頻率并非必須是72赫茲，也許我們可以認(rèn)為是其他的。可以知道任何的時(shí)鐘每產(chǎn)生一次時(shí)鐘信號(hào)振蕩的頻率和時(shí)間，叫做一個(gè)時(shí)鐘振蕩周期。但是和我們的現(xiàn)代STM32F103單片式計(jì)算機(jī)比起來，實(shí)在可以說是小巫見大巫。STM32F103單片機(jī)至少可以在一個(gè)很短的機(jī)器生命周期里至少進(jìn)行單個(gè)加法的運(yùn)算。我相信大家一定都會(huì)為自己竟然能夠有人用上這么高科技的東西而竊喜。，為現(xiàn)世界竟然能夠有人用上這么高科技的東西而自豪。2.2.4 中斷控制器根據(jù)我們提供的詳細(xì)資料

30、以及圖片信息顯示這是STM32F103單片機(jī)的主要產(chǎn)品中斷處理器系統(tǒng)內(nèi)置了一個(gè)完全嵌套的高級(jí)向量式遠(yuǎn)程中斷優(yōu)先級(jí)管理控制器，它使其能大量地精確處理所有多達(dá)43個(gè)同時(shí)可完全不被屏蔽的向量中斷優(yōu)先級(jí)控制通道(不僅僅是它包括16個(gè)用于Cortex-M3的中繼診斷線)和16個(gè)新的中斷優(yōu)先級(jí)。2.2.5 復(fù)位電路復(fù)位電路往深一點(diǎn)說就是復(fù)位自動(dòng)重啟關(guān)機(jī)電路，顧名思義，就是通過復(fù)位重啟電路關(guān)機(jī)重啟的一個(gè)基本意思，STM32F103單片機(jī)在低電平復(fù)位時(shí)，單片機(jī)關(guān)機(jī)，自動(dòng)啟動(dòng)高電平關(guān)機(jī)復(fù)位引腳，當(dāng)一個(gè)高電平復(fù)位單片機(jī)自動(dòng)運(yùn)行恢復(fù)后回到正常運(yùn)行工作的關(guān)機(jī)狀態(tài)，其中的低電平關(guān)機(jī)復(fù)位引腳也就是說它處于一個(gè)高電平的關(guān)機(jī)

31、狀態(tài)。復(fù)位兼容電路，主要的工作原理就是由復(fù)位電阻和旁路復(fù)位控制電容兩個(gè)小部分共同組成，一般來說連接一個(gè)電阻電容到它的rrrst引腳的那一小部分就是復(fù)位兼容電路，也就是用于單片機(jī)的電阻復(fù)位兼容電路，。這種自動(dòng)復(fù)位控制電路的主要功能作用，就是在剛電機(jī)開始運(yùn)行通電的這個(gè)時(shí)候就會(huì)給一個(gè)位于單片發(fā)電機(jī)的微控制器信號(hào)發(fā)出一個(gè)特定的復(fù)位信號(hào)，告訴我們這個(gè)單片發(fā)電機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)完全可以正常的運(yùn)行開始通電執(zhí)行這些工作了。于是我們這臺(tái)單片機(jī)就從初始處于工作終止?fàn)顟B(tài)的整個(gè)程序運(yùn)行開始，不厭其煩的對(duì)整個(gè)程序執(zhí)行特定的操作程序，直到我們單片機(jī)出現(xiàn)斷電，或者是程序出現(xiàn)特殊的故障情況時(shí)才導(dǎo)致我們單片控主機(jī)整個(gè)程序的工作終止。一

32、般的正常情況下，單片機(jī)正常的執(zhí)行工作時(shí)間都是不會(huì)的應(yīng)該也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)在一個(gè)程序執(zhí)行工作結(jié)束后自動(dòng)終止的這種異常情況的。系統(tǒng)后備域復(fù)位、電源復(fù)位和系統(tǒng)后備域電路的復(fù)位主要是STM32f103單片機(jī)考慮了復(fù)位外部電路的三種基本情況，采用了電源后備域復(fù)位的工作方式，當(dāng)電源rst引腳被電源拉低產(chǎn)生外部電路復(fù)位時(shí)，產(chǎn)生了復(fù)位電路的脈沖，從而有效地使得系統(tǒng)后備域復(fù)位。按照復(fù)位電路設(shè)計(jì)的要求文件中給出的參考值來計(jì)算即可，如果對(duì)這種模擬復(fù)位電路工作原理有一定的了解，也許用戶可以自己計(jì)算和確定它的值。但一般我們做單片機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)單片機(jī)不需要連接晶振兩個(gè)復(fù)位的電路，如果我們將晶振上的兩個(gè)復(fù)位電容完全省

33、去，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般也能正常工作。但是為了我們自身和整個(gè)實(shí)驗(yàn)的工作安全性，我們最好在有設(shè)備和條件的情況下還是首先應(yīng)該把這些都完全連接上。我們都相信一個(gè)做實(shí)驗(yàn)的人對(duì)于學(xué)習(xí)的積極性和態(tài)度越嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)的工作成功率將一定會(huì)越高，從而也能夠促使我們把實(shí)驗(yàn)的工作做得更加全面。2.2.6 晶振單片機(jī)晶振的功能和作用主要是它可以為單片機(jī)系統(tǒng)提供基本頻率和時(shí)鐘信號(hào)。一般單片機(jī)系統(tǒng)共用一個(gè)晶體振蕩器，便于保持晶體振蕩器各部分之間的基本同步。一些基頻射頻通信單片機(jī)系統(tǒng)在基頻和射頻系統(tǒng)中采用不同的晶體振蕩器，利用電子信號(hào)調(diào)節(jié)晶體振蕩器頻率的時(shí)鐘信號(hào)方法可以保持時(shí)間同步6。晶振在單頻諧振工作狀態(tài)下的條件下，利用相互作用轉(zhuǎn)化

34、的惰性晶體進(jìn)行晶體振動(dòng)，以提供穩(wěn)定性。精確的單頻諧波振蕩。單片機(jī)的晶振干擾問題這也是一種常見的單頻諧波振蕩干擾現(xiàn)象晶振通常與兩個(gè)鎖相環(huán)時(shí)鐘控制電路直接串聯(lián)配合在一起進(jìn)行使用，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)提供整個(gè)電子系統(tǒng)所有必需的兩個(gè)鎖相環(huán)控制時(shí)鐘的低信號(hào)和高頻率。如果不同的晶振子系統(tǒng)同時(shí)需要不同頻率時(shí)鐘晶振信號(hào)控制頻率的多個(gè)鎖相環(huán)晶振時(shí)鐘控制信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振信號(hào)控制電路芯片相連的不同時(shí)鐘頻率下的鎖相環(huán)晶振控制電路芯片來對(duì)其進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)頻率提供。2.2.7 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的功率模式在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)STM32F103xC、STM32F103xD和增型STM32F103xE這三個(gè)低功耗的單片機(jī)工作模式，它們分別

35、屬于增量產(chǎn)品支持下的與單片機(jī)相關(guān)的三種低功耗工作模式。它們可以在增量產(chǎn)品的三個(gè)基本需求之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡:低功耗、短啟動(dòng)時(shí)間和各種喚醒事件。設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)之一是使用睡眠狀態(tài)喚醒控制模式:如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)在其中使用在睡眠狀態(tài)喚醒控制模式下，只有當(dāng)整個(gè)CPU自動(dòng)停止正常工作時(shí)，所有外圍設(shè)備才能處于正常的中斷工作睡眠狀態(tài)，任何中斷工作事件都可以隨時(shí)間停止，實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)此時(shí)才能自動(dòng)停止喚醒整個(gè)CPU。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品停機(jī)喚醒模式:當(dāng)一個(gè)微控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是可以完全保持系統(tǒng)的SRAM和HSD寄存器里面的所有內(nèi)容不會(huì)自動(dòng)丟失的，這個(gè)產(chǎn)品和相關(guān)的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)處于停機(jī)模式的這種情況下，就是可以完全達(dá)到最低的系統(tǒng)

36、電能利用率和消耗。當(dāng)微控制系統(tǒng)的調(diào)壓器處于自動(dòng)停機(jī)的模式時(shí)，必需要自動(dòng)停止所有微控制器件里面1.8V部分的微控制器供電，PLL、HSI的晶體振蕩器和USB的HSE晶體振蕩器需要被自動(dòng)關(guān)閉。待機(jī)模式設(shè)計(jì):首先，當(dāng)待機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式時(shí)，需要同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)功耗最小，要求的第一個(gè)條件必須是內(nèi)部的電壓和調(diào)壓器得自動(dòng)關(guān)閉并且所有內(nèi)部1.8v的供電電壓得被自動(dòng)切斷;第二個(gè)的條件是內(nèi)部的pll、hsi的rc晶體振蕩器和外部的hse晶體振蕩器也必須得按照要求被自動(dòng)關(guān)閉;然后當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)被要求進(jìn)入待機(jī)模式得的時(shí)候，SRAM和備份寄存器中的所有相關(guān)信號(hào)和內(nèi)容可能會(huì)自動(dòng)消失，但備份寄存器中的所有相關(guān)信號(hào)和內(nèi)容仍可能保留

37、，待機(jī)的電路仍然會(huì)保證系統(tǒng)處于正常工作的待機(jī)狀態(tài)。2.3 LCD1602液晶的模塊在單片機(jī)上，液晶屏的控制器主要是有兩個(gè)用做控制單片機(jī)和液晶屏的控制接口，第一個(gè)的用處主要是不斷地把計(jì)算機(jī)上顯存的數(shù)據(jù)刷新到計(jì)算機(jī)的液晶屏上，第二個(gè)的用處則主要是控制接口和單片機(jī)對(duì)于顯存數(shù)據(jù)的處理和更新。我們我們?cè)谌粘Ｉ钪泻苁煜み@種液晶顯示器，因?yàn)樗呀?jīng)存在于許多日常電子產(chǎn)品中。總而言之，只要有用到文字顯示的地方，或者有人機(jī)交互的操作界面，就已經(jīng)有了ICD存在的原因和理由，有電的那個(gè)地方就有可能放入更多的ICD。液晶屏的頂部顯示溫度輸出有一部分主要用途是拿來用于分別顯示計(jì)算溫度與測(cè)量溫度的上下兩個(gè)測(cè)量限度。我們的

38、這種單片式微機(jī)組在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中主要的所采用的設(shè)計(jì)方法一般就是把一個(gè)內(nèi)部有一塊液晶屏的圖形顯示器器件當(dāng)作一個(gè)進(jìn)入輸出的控制器件。在我們的各種單片式電機(jī)系統(tǒng)中主要應(yīng)用一個(gè)液晶屏的電子顯示器是它作為一個(gè)進(jìn)入輸出控制器件它具有以下幾個(gè)主要性能優(yōu)點(diǎn): 顯示信號(hào)的質(zhì)量比較高:畫質(zhì)好的液晶電子顯示器的主要特點(diǎn)是當(dāng)每一個(gè)顯示節(jié)點(diǎn)在屏幕上接收到顯示信號(hào)后，將保持恒定的顏色和發(fā)光亮度，保持恒定的顏色和發(fā)光而不閃爍。然而，其他的CRT液晶電子顯示器(CRT)需要不斷的刷新才能感受到恒定的顏色和亮度。液晶電子顯示器同樣具有畫質(zhì)高且一定不會(huì)出現(xiàn)閃爍的優(yōu)點(diǎn)。液晶分子顯示器的重量輕:傳統(tǒng)的液晶分子顯示器的功能和特點(diǎn)主要是液晶

39、顯示屏上的液晶電極顯示的工作目的主要是由液晶屏上的分子來顯示和控制的，然而其他一些傳統(tǒng)的顯示器在其重量上是否能顯示相同的面積則是要重很多的。液晶顯示器重量輕：液晶顯示器的特點(diǎn)是顯示屏上的電極顯示的目的是由液晶分子來控制的，然而其他傳統(tǒng)顯示器在重量上能顯示相同面積則要重很多的。內(nèi)驅(qū)動(dòng)功耗和驅(qū)動(dòng)功耗相對(duì)較低:內(nèi)驅(qū)動(dòng)電極和驅(qū)動(dòng)電源功耗較低ICD內(nèi)部電極是幾種傳統(tǒng)尺寸液晶電視顯示器主要的電源消耗也是電源和驅(qū)動(dòng)功耗的主要來源地方，因此由圖可知，ICD內(nèi)部的傳統(tǒng)液晶電視顯示屏的平均電源耗電量比其它的幾種傳統(tǒng)尺寸液晶電視顯示器的平均耗電量相對(duì)要少很多。1602字符型帶背光液晶觸摸屏顯示器主要有使用帶背光和不

40、使用帶背光兩種的情況，它們兩種的主要區(qū)別之一就是不帶背光比使用帶背光的要薄，然而它們兩種情況是否使用帶背光在系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中并無任何的差別，帶背光和不使用帶背光兩種是情況的主要區(qū)別。2.4 按鍵電路的模塊在單片在一般的單片機(jī)系統(tǒng)里，按鍵控制電路是常見的一個(gè)輸入控制設(shè)備，對(duì)于一般的單片機(jī)按鍵控制電路，按鍵如果是串接在一個(gè)按鍵電路中，通過觸點(diǎn)的的接觸和線路斷開，來實(shí)現(xiàn)按鍵控制電路的通斷。簡單的一個(gè)道理來說就是:一個(gè)按鍵內(nèi)部應(yīng)該有兩個(gè)觸點(diǎn)。將按鍵電路中的一條線路進(jìn)行截?cái)啵缓髮蓚€(gè)斷線分別的連接到按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)上。這樣當(dāng)使用者按下了按鍵或者是按下了按鍵或者是不放，按鍵內(nèi)部的另外一個(gè)觸點(diǎn)將兩條線結(jié)合在

41、一起，該條線導(dǎo)通;再或者是按一下了按鍵或者是松開了按鍵，觸點(diǎn)會(huì)自動(dòng)釋放，該觸點(diǎn)上的線路也就會(huì)自動(dòng)斷開。單片機(jī)按鍵的設(shè)計(jì)和構(gòu)造或許在設(shè)計(jì)上會(huì)與單片機(jī)有所的不同，但工作原理仍然是一樣的。對(duì)于我們當(dāng)前的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，它的三個(gè)按鍵信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)相比其他部分來說是簡單的，按鍵處理電路的設(shè)計(jì)和焊接流程基本要求就兩個(gè)，一是其中的一端必須要接上了單片機(jī)三個(gè)io的端口，二是其中的一端必須要接上了單片機(jī)的電源接地端。它的按鍵電路工作原理流程其實(shí)就是當(dāng)我們?cè)诘谝粋€(gè)按鍵處理電路的按鍵上有一個(gè)按鈕正確需要按下時(shí)，相當(dāng)于在第一個(gè)按鍵上有三個(gè)io的端口直接與地端相連接，這樣就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)制的拉低電平。如果我們想要準(zhǔn)確的知

42、道第一個(gè)按鍵的設(shè)置是否正確需要按下，直接通過檢測(cè)我們定義的三個(gè)按鍵io端口是否為拖拉低電平就可以了。功能說明如圖中的三個(gè)按鍵上的K3、K4、K5功能分別是:K3表示我們?cè)O(shè)置PM的低電平閾值，K4表示閾值的增加，K5表示閾值的減小。2.5 報(bào)警電路的模塊聲光聲光報(bào)警器的其工作原理主要就是由聲光感應(yīng)器根據(jù)外界條件和聲光的變化，利用聲，光的提示信號(hào)來進(jìn)行聲光報(bào)警。一般的感應(yīng)式聲光報(bào)警器的主要工作器件包括有聲光感應(yīng)器，二極管，蜂鳴器警報(bào)和電源。當(dāng)我們感到外部條件的變化高于我們?cè)O(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，報(bào)警應(yīng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警。該設(shè)計(jì)相關(guān)部分的電路圖如下所示：2.6 ZPH01灰塵傳感器的模塊傳感器也就是我們的生活中

43、常見的一種，傳感器對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹馁|(zhì)量影響也是非常大的，尤其是現(xiàn)在的灰塵探測(cè)傳感器真的是非常實(shí)用的，灰塵探測(cè)傳感器也就是目前廣泛用于的探測(cè)煙草和灰塵的一種傳感器工具，它是可以讓消費(fèi)者提前的感知到什么是煙草和什么花粉的，并且傳感器還可以用來探測(cè)非常小的顆粒灰塵。而且現(xiàn)在的灰塵探測(cè)傳感器的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)也是非常多的例如:因?yàn)榘惭b方便、價(jià)格便宜，所以越來越多的企業(yè)和消費(fèi)者越來越喜歡探測(cè)灰塵的傳感器?；覊m灰塵傳感器的應(yīng)用工作原理:灰塵傳感器工作原理是一種用于實(shí)時(shí)感知空氣中灰塵的一種日常用機(jī)械，它可以實(shí)時(shí)感小塵粒的數(shù)量和工作范圍超過0.3m，包括煙草和塵埃、花粉、房子和塵埃。該原理主要研究的是微粒和灰塵等分

44、子在光的直接照射下之間會(huì)相互產(chǎn)生光的散射吸收現(xiàn)象。本次檢測(cè)單元設(shè)計(jì)過程中采用的這種檢測(cè)傳感器其實(shí)就是充分的采用PM2.5檢測(cè)的機(jī)理。PM2.5檢測(cè)的機(jī)理其實(shí)簡單說就是對(duì)粉塵的檢測(cè)或者說就是對(duì)灰塵的檢測(cè)、顆粒物的檢測(cè)。此次單元設(shè)計(jì)中所用到的傳感器中采用PM2.5檢測(cè)的單元主要機(jī)理是充分的運(yùn)用了一種采用粉塵粒子自動(dòng)計(jì)數(shù)的原理，可以很準(zhǔn)確的檢測(cè)人體內(nèi)和周圍環(huán)境的各種粉塵顆粒物的大小和濃度，主要機(jī)理是檢測(cè)的對(duì)象是人體內(nèi)直徑小于10微米的人體粉塵。因?yàn)檫@種細(xì)小的粉塵顆粒物能夠通過人體肺泡直接的進(jìn)入到整個(gè)人體內(nèi)，這樣會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)人體的肺部和呼吸道受到感染，嚴(yán)重的話還可能會(huì)直接導(dǎo)致人體肺部的疾病。此次檢測(cè)

45、單元設(shè)計(jì)用到的傳感器ZPH01灰塵顆粒物傳感器主要具備極高的檢測(cè)靈敏度、優(yōu)異的長期溫度穩(wěn)定性，出廠校準(zhǔn)溫度校準(zhǔn)，內(nèi)置加熱器，可實(shí)現(xiàn)人體空氣的自動(dòng)輸送和吸入。本產(chǎn)品具有外形緊湊、重量輕、安裝方便、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。這種方式ZPH01灰塵空氣質(zhì)量危害傳感器的一種主要用途也就是廣泛應(yīng)用在工業(yè)進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量危害監(jiān)控的檢測(cè)設(shè)備、空氣質(zhì)量污染物清新機(jī)、煙霧氣體危害監(jiān)測(cè)報(bào)警器等。這個(gè)基本定義主要是基于ZPH01灰塵質(zhì)量傳感器連接管腳的基本定義三、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 開發(fā)環(huán)境簡介：Keil uvision5一般是 STM32單片機(jī)軟件的開發(fā)平臺(tái)為，如果我們需要下載相關(guān)的軟件，則需要下載名為STC_I

46、SP的軟件。美國Keil軟件公司自主開發(fā)了一個(gè)基于Keil C的系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼容單片機(jī)C語言的通用軟件開發(fā)。與其它匯編語言相比，與單片機(jī)C語言兼容的基于Keil C的系統(tǒng)具有明顯的兼容性和在結(jié)構(gòu)、功能、可維護(hù)性、可讀性等方面的優(yōu)勢(shì)。這是單片機(jī)的C語言基于凱爾C . C語言軟件開發(fā)的單片機(jī)系統(tǒng)，必須有一個(gè)完整的軟件開發(fā)方案，包括連接器、宏匯編、C語言編譯器，圖書館管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)仿真系統(tǒng)和調(diào)試器，如果我們想要將這些組成部分很好地組合在一起則需要一個(gè)完整的集成軟件開發(fā)的環(huán)境。當(dāng)我們想要很好地運(yùn)行和完成keil這種集成單片機(jī)常用的集成軟件，需要使用win98、win2000、winx、PN

47、T等集成操作管理系統(tǒng)的軟件來運(yùn)行和完成。STC ISP是一款基于單片機(jī)的下載程序文件刻錄和管理軟件。它是為流行的STC-I系列單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)的?？赏瑫r(shí)下載STC89系列、12c2052系列、12c5410系列等多臺(tái)STC單片機(jī)。它使用方便，得到了廣泛的應(yīng)用。3.2 整體軟件功能的主程序本電路所設(shè)計(jì)蜂鳴器聲光報(bào)警的工作電路主要設(shè)計(jì)有一個(gè)LED綠燈自動(dòng)點(diǎn)亮的紅警示燈和一個(gè)蜂鳴器聲光報(bào)警，當(dāng)該聲光報(bào)警電路的開關(guān)自動(dòng)閉合時(shí)，該報(bào)警電路的蜂鳴器開始正常工作，如果一個(gè)空氣系統(tǒng)中的PM2.5的蜂鳴器閾值低于已經(jīng)設(shè)定的蜂鳴器閾值時(shí)，則空氣中的LED報(bào)警綠燈將在關(guān)閉時(shí)會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，可以由此得出蜂鳴器在當(dāng)前狀況下處

48、于正常;如果一個(gè)空氣系統(tǒng)中的蜂鳴器PM.5高于已經(jīng)設(shè)定好的蜂鳴器閾值時(shí)，則空氣中的LED紅警示燈燈將會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，并且蜂鳴器將在關(guān)閉時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)出“嗶嗶嗶”的電路報(bào)警聲音。主流程圖如圖表示：3.3 軟件按鍵模塊的設(shè)計(jì)流程對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)的按鍵部分，總共有三個(gè)按鍵。第一個(gè)鍵用來設(shè)置PM2.5的值。當(dāng)檢測(cè)到鍵1時(shí)，LCD數(shù)據(jù)將會(huì)閃爍，然后檢測(cè)到鍵2和鍵3。按鍵2是提高閾值，按鍵3是降低閾值。這是該設(shè)計(jì)在執(zhí)行按鍵命令時(shí)的流程圖。這是該設(shè)計(jì)的實(shí)物的按鍵位置，從左往右分別是按鍵1，案件2和按鍵四、系統(tǒng)的調(diào)試、測(cè)試該單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過多次的改進(jìn)，參考了現(xiàn)在實(shí)際焊接電路機(jī)中比較通用的技術(shù)和做法，在掌握了現(xiàn)有單片機(jī)技術(shù)的

49、基礎(chǔ)和狀態(tài)下各項(xiàng)性能指標(biāo)已經(jīng)基本達(dá)到了技術(shù)的要求，但由于自身的水平有限，在焊接電路的操作過程中還是可能會(huì)遇到很多的問題。在開始做這個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，我的設(shè)計(jì)思路不是很清晰，經(jīng)過張老師的幫助和指導(dǎo)，我的設(shè)計(jì)思路逐漸變得更加明晰。在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的實(shí)際操作過程中張老師給了我很大的支持和幫助，在我開始做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目期間時(shí)，焊接單片機(jī)電路的過程中也出現(xiàn)了虛焊等的問題。另外，在焊接電路方面，我認(rèn)為我們應(yīng)該能夠進(jìn)一步調(diào)試其準(zhǔn)確性和電路靈敏度。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步熟悉了STM32單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和實(shí)際應(yīng)用。此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品均為實(shí)物圖片，主要展示有單片機(jī)STM32F103C8T6，PM2.5

50、ZPH01檢測(cè)傳感器和1602液晶顯示器等電子元器件。當(dāng)在電源接口接上5V的電壓時(shí)，并且不接入PM2.5 ZPH01檢測(cè)傳感器，則在液晶顯示屏PM2.5的值為0，PM_H是自己設(shè)定的閾值，當(dāng)前我們?cè)O(shè)定為0。當(dāng)該檢測(cè)設(shè)計(jì)傳感器接入室內(nèi)接入PM2.5 ZPH01檢測(cè)空氣濃度傳感器，則我們可以直接檢測(cè)出當(dāng)前室內(nèi)的空氣濃度PM2.值為2.0ug/m3，且把當(dāng)前室內(nèi)PM_H自己傳感器設(shè)定的空氣閾值濃度設(shè)為13.7ug/m3，則當(dāng)前室內(nèi)空氣傳感器中的PM2.濃度閾值小于自己傳感器設(shè)定的空氣濃度閾值，可以很清楚地看出左邊的LED指示燈紅色的蜂鳴警示燈不亮，右邊的LED指示燈綠色的蜂鳴指示燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，蜂鳴報(bào)警器也不會(huì)發(fā)出聲音。當(dāng)該傳感器設(shè)計(jì)接入室外接入過去PM2.5 ZPH01檢測(cè)室外傳感器，且接入過去室外傳感器檢測(cè)出當(dāng)前的PM2.5濃度值為34.4ug/m3，且把當(dāng)前的PM_H自己傳感器設(shè)定的檢測(cè)閾值設(shè)為13