便攜式PM25檢測儀

1、學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）便攜式PM2.5檢測儀學(xué)生姓名：韓洋 學(xué) 號：20114075162指導(dǎo)教師：劉暢所在學(xué)院：信息技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：電子信息工程中國·大慶2015年05月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名韓洋所在班級電子2011級導(dǎo)師姓名劉暢導(dǎo)師職稱講師論文題目便攜式PM2.5檢測儀題目分類ÖÖ1應(yīng)用與非應(yīng)用類：工程 科研 教學(xué)建設(shè) 理論分析模擬2軟件與軟硬結(jié)合類：軟件硬件軟硬結(jié)合非軟硬件（1、2類中必須各選一項(xiàng)適合自己題目的類型在內(nèi)打）主要研究內(nèi)容及指標(biāo)： 該設(shè)計(jì)主要是將夏普傳感器采集所得的06V的電壓模擬信號通過ADC0832轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)字信號，并將

2、數(shù)字信號送到單片機(jī)STC89C52中經(jīng)過處理后將數(shù)字信號動態(tài)顯示在LCD上，程序設(shè)置三個(gè)不同濃度值，分別對應(yīng)三種不同顏色的指示燈。如果超過設(shè)定的最高值單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警。復(fù)位電路可以根據(jù)要求實(shí)施復(fù)位；我主要按照系統(tǒng)要求完成數(shù)據(jù)的收集、顯示、參數(shù)設(shè)置及報(bào)警等系統(tǒng)各模塊的程序設(shè)計(jì)，然后再根據(jù)各部分的硬件電路要求，完成各模塊的功能，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。主要參考文獻(xiàn)：1熊慶國, 賀風(fēng)云.大氣粉塵自動監(jiān)測儀的研制J.儀表技術(shù)與傳感器,20032趙占龍.透射式光學(xué)粉塵濃度監(jiān)測技術(shù)研究及應(yīng)用D.保定：河北大學(xué).20043田貽麗.粉塵濃度測量方法的研究D.重慶：重慶大學(xué),20034何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)

3、選編M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.19935譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第3版）M.北京:清華大學(xué)出版社.20056 AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors.19997 Patzzake Robert.Filedbus BasicJ.Computer Standards&Interfaces.1998階段規(guī)劃：2015年3月2日至2015年3月11日 系統(tǒng)分析準(zhǔn)備，硬件設(shè)計(jì)初步2015年2月12日至2015年3月31日 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，硬件書面完成2015年4月1日至2015年4月10日 硬件加工做板，編碼測試及改進(jìn)2015年4月11日至2015年

4、5月15日 整理論文材料及論文撰寫2015年5月16 日至2015年5月22日 答辯準(zhǔn)備開題時(shí)間2015年3月2日完成論文時(shí)間2015年5月22日專家審定意見：系主任簽字：年 月 日注：1任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫后交給學(xué)生，要求學(xué)生妥善保存。2此任務(wù)書夾于論文扉頁與論文一并裝訂，作為論文評分依據(jù)之。摘要摘要隨著社會的發(fā)展，工業(yè)化水平的提高，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。環(huán)境污染除廢氣、廢水外，粉塵是空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，直徑小于或等于2.5微米的粉塵又叫 PM2.5。具有粒徑小，富含大量的有毒物質(zhì)的特點(diǎn)，因此對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響非常大，細(xì)小的粉塵向大氣排放所造成的空氣污染的問題日益突出。PM2.

5、5檢測儀主要用于檢測環(huán)境中的粉塵濃度。本文所設(shè)計(jì)的PM2.5檢測儀圍繞單片機(jī)為控制核心，傳感器完成數(shù)據(jù)的收集、轉(zhuǎn)換、顯示、以及報(bào)警等系統(tǒng)各模塊的程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，再根據(jù)各模塊的硬件電路的要求，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。 關(guān)鍵詞：粉塵 單片機(jī) 顯示 程序設(shè)計(jì)I目錄ABSTRACTWith the development of the society, the improvement of industrialization, environmental pollution is more and more serious. Dust pollution of the envi

6、ronment in addition to the waste gas, waste water, is an important index of air quality, diameter less than or equal to 2.5 micron dust also called PM2.5. Small particle size, features that are rich in large amounts of toxic substances, so the impact on human health and atmospheric environment quali

7、ty is very large, tiny dust emissions into the atmosphere caused by air pollution problem is increasingly outstanding. Dust concentration of PM2.5 detector is mainly used in the testing environment. In this paper, the design of PM2.5 monitor around the single chip processor as the core, sensor data

8、collection, conversion, display and alarm system, such as program design and realization of each module according to the requirements of the hardware circuit of each module so as to realize the function of each module, and then realize the function of the whole system. Keywords: dust SCM display pro

9、grammingIII目錄目錄摘要IABSTRACTII前言V1 緒論11.1 選題背景11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 主要研究內(nèi)容22 粉塵濃度測試儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案32.1 系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo)32.2 工作原理32.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案43 粉塵測試儀的程序設(shè)計(jì)73.1 編程語言的選擇73.2 控制器內(nèi)部存儲空間分布73.3 信號采集部分73.4 復(fù)位程序73.5 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇83.6 ADC0832的工作特性83.7 LCD顯示部分的設(shè)計(jì)84 編譯器的選擇與程序的編譯調(diào)試及其結(jié)果104.1 編譯器的選擇104.2 程序文件的編譯、連接、調(diào)試及其結(jié)果10結(jié)論13參考文獻(xiàn)14致謝15附錄1

10、6附錄1電路原理圖16附錄2部分源程序17I 基于單片機(jī)的粉塵檢測儀控制程序設(shè)計(jì) I黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)前言人們的生活和工作隨著社會的發(fā)展和工業(yè)化水平的不斷提高有了很多便利。但是人們在享有便捷的生活和高校工作的同時(shí)，不得不面對由于人類對自然資源的不肆意開發(fā)，對自然環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，使我們賴以生存環(huán)境越來越差的事實(shí)，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，而這與人們對生活質(zhì)量要求的提高形成了矛盾，因此我們身邊空氣質(zhì)量的好壞也決定了我們的生活質(zhì)量的好壞。所以我們必須采取相應(yīng)措施，與大自然和睦相處。我們要處理好環(huán)境問題，必須要做到“知己知彼”，首先就做好監(jiān)控與檢測，然后才能更好的預(yù)防空氣污染給我們帶來的危害

11、，把危害降到最低，提高我們的生活質(zhì)量。因此市面上出現(xiàn)了各種各樣的便攜式測試儀。I黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 選題背景粉塵又稱細(xì)顆粒物(inhalable particular matter),它指的是可以進(jìn)入人體的呼吸道，直徑2.5m以下粒子，對人類的鼻腔，上呼吸道，眼睛等器官傷害非常大。這些可吸入性粉塵，可以深入肺泡和沉積時(shí)間長，會導(dǎo)致心臟病、心血管疾病。塵埃漂浮在空氣中很長一段時(shí)間，很難地面沉降是困難的，很容易吸入人體呼吸道，尺寸越小，更深的進(jìn)入人體呼吸道，對人體的傷害就越大。檢測的程度污染我們的生活環(huán)境，提高我們的生活質(zhì)量是非常重要的。因此，便攜式PM2.5探測器的研究越來

12、越重要的意義,將現(xiàn)代生活不可或缺的必需品。該P(yáng)M2.5檢測儀是以STC89C52為核心，經(jīng)過ADC0832轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過STC89C52處理后發(fā)送到LCD顯示出粉塵濃度的簡易檢測儀，可以用于檢測生活環(huán)境中的粉塵濃度，適合公共場所可粉塵濃度的檢測，家庭生活中的可吸入物的檢測，環(huán)保部門對公共場所空氣的監(jiān)測以及對工廠生產(chǎn)部門的監(jiān)測等1。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)采用測試技術(shù)，測試儀采用的是粉塵采樣和決心粉塵濃度和粒徑分布，它集成了多功能粉塵的集合。即粉塵采樣器可以收集在那里的空氣中的灰塵，收集膜樣品，使一些處理的工作場所，可以直接測量在該裝置中的粉塵濃度，粒度分布為秤稱重

13、，可以確定該膜過濾器采樣器收集的灰塵和其他形式的塵埃顆粒尺寸分布（分散體）的。顆粒尺寸分布和濃度測定的結(jié)果可以通過LCD或微型打印機(jī)被顯示。經(jīng)過儀器具有斷電保護(hù)功能，關(guān)閉電源后仍可存儲40組粉塵粒度分布和200組粉塵濃度數(shù)據(jù)2。粉塵濃度采樣器：想要空氣中的某些量的粉塵，通過采樣頭，不同大小的所有塵埃顆粒在頭部的膜過濾器的表面上的取樣之間受阻，膜重量增加的基礎(chǔ)上，和空氣通過采樣頭，空氣中的含塵量后計(jì)算容積3。呼吸粉塵收集器：所用的粉塵采樣器的設(shè)計(jì)，據(jù)分離過濾的原理，在采桿頭部加設(shè)前置裝置，在空氣中進(jìn)入灰塵顆粒的灰塵淘洗大顆粒，又稱淘析器。據(jù)淘析分離原理，有三種類型：1平板淘析器：按重力沉降原理設(shè)

14、計(jì)；2離心淘析器：按離心分離原理設(shè)計(jì)；3沖擊分離器：按慣性沖擊原理設(shè)計(jì)。 I黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1.2.2 國外研究現(xiàn)狀國外有更先進(jìn)的技術(shù)，大多數(shù)是基于射線原理，吸收性材料的吸收是獨(dú)立的物理和化學(xué)性質(zhì)，并只與該吸收材料的重量，可直接讀粉塵濃度。并安裝不同的采樣入口，可實(shí)現(xiàn)的總粉塵，可吸入粉塵，粉塵監(jiān)測。使用稱重法，相關(guān)系數(shù)大于97，相對偏差小于10。儀器采用的核安全標(biāo)準(zhǔn)伽瑪射線源，可以長期穩(wěn)定地工作。貝塔輻射計(jì)是用射線的衰減，空氣取樣泵抽吸的原理，通過沉積顆粒，射線能量的衰減，一個(gè)膜通過于衰減采樣管，過濾膜后的背面，在膜過濾器的顆粒沉積，射線的顆粒物質(zhì)的濃度的確定可以計(jì)算出來。射

15、線法監(jiān)測顆粒PM10通過樣品采樣頭，動態(tài)采樣泵供熱系統(tǒng)和主機(jī)的儀器。交通環(huán)境空氣樣品后的1米/小時(shí)采樣頭和PM2.5 PM10后切割器符合氣體粒子與樣品中的技術(shù)要求。動態(tài)加熱系統(tǒng)的樣品中，樣品氣體的相對濕度已經(jīng)調(diào)整到小于35，將樣品放入儀器主機(jī)顆粒被收集在過濾器上的膜后，可以自動替換。在儀器的膜過濾器的兩側(cè)，分別設(shè)置了射線源和射線檢測器。作為樣品的采集，收集在膜過濾顆粒變得顆粒物更多，更優(yōu)質(zhì)的也將增加，射線檢測器檢測的測試射線的強(qiáng)度也會相應(yīng)減少。因?yàn)樯渚€檢測器輸出信號可以改變的直接反應(yīng)粒子的質(zhì)量，儀器質(zhì)量值透過的射線檢測器的顆粒物質(zhì)的分析，以時(shí)間來收集樣品體積同期組合，可以得出結(jié)論，在采樣在期

16、末粒子濃度4。1.3 主要研究內(nèi)容本文主要是根據(jù)光學(xué)測塵原理，由于粉塵而散射的光射入光接收元件作為電壓輸出。將粉塵濃度轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過信號放大器將電信號轉(zhuǎn)換為06V的電壓信號，所得的06V的電壓模擬信號通過ADC0832轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送到單片機(jī)STC89C52中經(jīng)過處理后將數(shù)字信號動態(tài)顯示在LCD上，分為三個(gè)不同濃度值，如果超過最高限定值單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴- 23 -2 粉塵濃度測試儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo)(1) 系統(tǒng)功能：數(shù)字顯示當(dāng)前所測得粉塵濃度；每次復(fù)位更新一次采集濃度值；三個(gè)不同濃度值及指示燈,超過最高值報(bào)警；(2) 主要技術(shù)指標(biāo)：環(huán)境溫度：

17、-050測量精度：±5%電壓輸入范圍：0V6V2.2 工作原理2.2.1 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)的工作原理是：由傳感器輸出的模擬電壓信號經(jīng)過ADC0832轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制的數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號發(fā)送至STC89C52，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)發(fā)送至LCD液晶顯示屏。對應(yīng)不同濃度的LED指示燈亮起。當(dāng)所測環(huán)境的粉塵濃度值超過設(shè)定的最大值時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。復(fù)位電路根據(jù)需求進(jìn)行復(fù)位重新檢測5。2.2.2 粉塵測量方法粉塵測量方法可以分為光學(xué)測量法、采樣稱重法和靜電法三種。(1)采樣稱重法不適合于在線測量。(2)靜電法易受干擾,國內(nèi)技術(shù)并不成熟。(3)光學(xué)方法進(jìn)一步分成濁度法、散射方

18、法和渾濁度方法被廣泛用于國外測量粉塵濃度，這種儀器在國內(nèi)外擁有比較成熟應(yīng)用的方法。測量的缺點(diǎn)的光學(xué)方法是需要保持相對清潔光學(xué)透鏡。用于測量灰塵的煙道，實(shí)踐證明，通過微正壓清洗和保護(hù)風(fēng)，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)透鏡的可靠的保護(hù)6。2.2.3 PM2.5檢測儀的性能與優(yōu)點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)代國內(nèi)外所使用的各種粉塵檢測儀的功能可以大體總結(jié)出粉塵檢測儀具有以下性能和優(yōu)點(diǎn)：（1）智能采樣和數(shù)字濾波算法在去噪，測量和信號處理的靈活性的結(jié)合，產(chǎn)生了一套裝置可以是不同的變量和濃度測定，可以消除不正常的個(gè)體，使測量的值更準(zhǔn)確。（2）采用嵌入式微控制器核心技術(shù)，計(jì)算機(jī)嵌入到煙塵粉塵測量物體，實(shí)現(xiàn)智能控制，根據(jù)煙塵粉塵測量環(huán)境的要求，物理

19、環(huán)境，充分考慮（?。姎?氣氛和環(huán)境（可靠），成本（價(jià)格低）的要求;充分考慮了最低硬件和軟件配置和相應(yīng)的接口電路7。（3）可以選擇移動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能煙塵測量儀的軟件為平臺，通過中國短信或智能終端，具有自動組的方式，排隊(duì)領(lǐng)取，以形成新的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案軟件和硬件是相輔相成的，軟件的設(shè)計(jì)是主要是依靠在硬件來實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)確定由STC89C52構(gòu)成主控部分，完成主要的數(shù)據(jù)處理，接收夏普傳感器傳來的信號處理之后發(fā)出顯示信號驅(qū)動信號，并完成對各種信息的處理和記錄。硬件部分通過使用大量的功能模塊組成本系統(tǒng)所要求的功能，充分利用了硬件電路的可靠性，穩(wěn)定性，使電路實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性8。由此

20、設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。電源電平轉(zhuǎn)換蜂鳴器單片機(jī)STC89C52粉塵傳感器LCD顯示A/D轉(zhuǎn)換LED指示燈圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以分為兩個(gè)主要部分，中心控制部分和外圍電路部分。2.3.1 中心控制器我們通過對各種型號的微處理芯片的功能和價(jià)格進(jìn)行比較,同時(shí)考慮到本設(shè)計(jì)的具體要求,發(fā)現(xiàn)STC89C52具有很高性價(jià)比，同時(shí)具有強(qiáng)大的功能,完全符合經(jīng)濟(jì)的原則并且滿足本系統(tǒng)的所有要求。所以,在本系統(tǒng)中我們選用STC89C52作為主控芯片。 STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種功耗較低、性能較高的CMOS8位單片機(jī)芯片，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的

21、MCS-51內(nèi)核的同時(shí)，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有比較靈活的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、非常有效的解決方案9。2.3.2 各外圍電路模塊由圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能可以將外圍電路分為以下幾個(gè)模塊。(1) 模擬信號采集單元：即 ADC0832將6V的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。(2) LCD顯示：通過I/O口控制LCD顯示，顯示數(shù)字化的粉塵濃度,使報(bào)告更形象化，而且也使報(bào)告顯示系統(tǒng)具有雙重保障。(3) 設(shè)定參考值：當(dāng)前所采集的濃度值與預(yù)先設(shè)定粉塵濃度參考值進(jìn)行對比，分為三個(gè)不同程度

22、，超過所設(shè)定的最大濃度值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。(4) 復(fù)位電路：每次復(fù)位都會重新測量當(dāng)前環(huán)境的濃度值。(5) 蜂鳴器報(bào)警：當(dāng)所測的濃度值大于設(shè)定的最大濃度值單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，使設(shè)計(jì)更完整。(6) 電源：4節(jié)五號電池6V電壓供電。2.3.3 程序框圖和流程圖因?yàn)檐浖陀布窍噍o相成的，所以由系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖可以得出軟件設(shè)計(jì)的程序框圖和流程圖。根據(jù)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所設(shè)計(jì)出的各模塊，如圖2所示。主控制器CPU信號采集部分顯示部分報(bào)警部分圖2 系統(tǒng)各模塊組成如圖2所示系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的程序分為以下三個(gè)部分。(1) 信號采集的部分：該部分主要的功能是由傳感器采集并輸出的模擬信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳輸至主

23、控芯片進(jìn)行處理。(2) LCD 的顯示部分：本程序設(shè)計(jì)主要完成粉塵濃度的數(shù)字顯示。(3) 報(bào)警部分：該部分程序設(shè)計(jì)主要是當(dāng)檢測到的濃度值大于設(shè)定的高限定值時(shí)單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。根據(jù)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所設(shè)計(jì)的程序主流程圖如圖3所示。開始系統(tǒng)初始化三種濃度指示燈采集當(dāng)前濃度A/D轉(zhuǎn)換是當(dāng)前濃度濃度最大值限報(bào)警、顯示采取相應(yīng)措施否77顯示當(dāng)前濃度值并亮起相應(yīng)指示燈圖3 程序主流程3 粉塵測試儀的程序設(shè)計(jì)3.1 編程語言的選擇C語言是一門非常通用計(jì)算機(jī)高級編程語言，應(yīng)用非常廣泛。C語言的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產(chǎn)生少量的機(jī)器碼以及不需要任何運(yùn)行環(huán)境支持便能運(yùn)行的編程語言

24、。簡單來說有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)10。1. 語句簡潔緊湊、靈活方便。2. 運(yùn)算符非常豐富。3. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常豐富。4. 是一種結(jié)構(gòu)式的語言。5. C語法限制不是很嚴(yán)格、但是程序設(shè)計(jì)自由程度比較大。6. C語言中允許直接訪問底層物理地址，可以實(shí)現(xiàn)直接對硬件進(jìn)行操作。 7. C語言程序所生成得代碼質(zhì)非常量高，同時(shí)程序執(zhí)行效率也非常高。8. C語言適用范圍非常大，重點(diǎn)是可移植性也非常好 11。3.2 控制器內(nèi)部存儲空間分布本設(shè)計(jì)是以STC89C52為核心控件，完成數(shù)據(jù)的采集，處理，顯示等功能。所以單片機(jī)STC89C52作為主控制器要控制A/D轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換工作和數(shù)據(jù)采集的工作，同時(shí)當(dāng)所測的當(dāng)前濃度值大于設(shè)定

25、最大的值時(shí)還要驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警10。只有熟悉單片機(jī)的內(nèi)部存儲空間分布情況才能完成以上各部分工作，在程序設(shè)計(jì)過程中給各部分分配空和間地址，從而順利的完成整個(gè)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)12。3.3 信號采集部分空氣吹進(jìn)夏普傳感器進(jìn)風(fēng)口后，具有更低慣性的PM2.5會在半路上浮，當(dāng)PM2.5粉塵處于檢測范圍內(nèi)時(shí)，由于這些粉塵而散射的光射入光接收元件作為電壓輸出，從而得到連續(xù)變化的電壓模擬信號。傳感器檢測粉塵濃度是模擬信號的連續(xù)變化時(shí)，傳感器可以被轉(zhuǎn)換成在環(huán)境中粉塵濃度的模擬信號，然后得到06V電壓信號，該模塊將是06V電壓信號輸入到AD轉(zhuǎn)換器ADC0832，然后ADC0832將06V電壓信號轉(zhuǎn)換成八位的二進(jìn)制數(shù)

26、字信號輸入到STC89C52中13。3.4 報(bào)警程序該部分程序主要是當(dāng)檢測到的濃度值大于設(shè)定的最大值時(shí)單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。在主程序中，最大PM2.5濃度值進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)夏普傳感器采集得到的PM2.5濃度大于程序中設(shè)置的最大值時(shí)，單片機(jī)就會驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。3.5 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇ADC0832是8位A/D轉(zhuǎn)換器，8路多路開關(guān)和微處理器兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以直接與單片機(jī)接口直接進(jìn)行連接。ADC0832由一個(gè)8路模擬開關(guān)，一個(gè)地址鎖存器和解碼器，A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器。多路開關(guān)，可選八個(gè)模擬通道，允許8路模擬量輸入，分時(shí)共享A/D轉(zhuǎn)換器14

27、。3.6 ADC0832的工作特性由ADC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各引腳的功能知其工作特性如下。（1）5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間。（2）工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32S。（3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4）一般功耗僅為15mW。（5）Vcc/REF電源輸入，及參考電壓輸入。（6）輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容。3.7 LCD顯示部分的設(shè)計(jì)對于人機(jī)交互單片機(jī)系統(tǒng)，不僅需要回應(yīng)用戶輸入，輸出顯示的同時(shí)還需要一些測量和控制信息。圖形顯示信息可以提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或作為其結(jié)果，在為了掌握系統(tǒng)的分析和處理的狀態(tài)。目前，單片機(jī)是最常用的液晶顯示器中使用。其成本低，使用方便，

28、可以顯示數(shù)字或某些特定的字符15。3.7.1 LCD的選擇1602標(biāo)準(zhǔn)字符液晶顯示模塊（LCM），采用的是點(diǎn)式液晶顯示器（LCD），可顯示16個(gè)字符X2行ES字符，字符大小4.95 X7.95（w*h）mm，內(nèi)置HD44780口LCD控制器，可以可與MCU微控制器，廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表和電子設(shè)備的直接連接。已經(jīng)足夠能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求16。3.7.2 顯示接口的設(shè)計(jì)在顯示程序的初始化部分，在寄存器和臨時(shí)變量使用的程序如下說明。（1）定義程序中，需要的全局變量。（2）系統(tǒng)各個(gè)接口的輸入輸出狀態(tài)初始化子程序。（3）讀液晶顯示器狀態(tài)的子程序。（4）對液晶顯示器發(fā)送指令子程序。（5）對液晶顯示器寫

29、入了程序，其中數(shù)據(jù)保存在WRIte寄存器中。（6）開E1顯示子程序。（7）E1邊清屏子程序。（8）關(guān)E1顯示子程序。有了以上的通用子程序，就可以構(gòu)造出各種顯示程序，如字母、數(shù)字等。執(zhí)行這些程序前，必須對液晶顯示器進(jìn)行初始化。初始化的順序?yàn)椋猴@示正常顯示驅(qū)動設(shè)置占空比設(shè)置復(fù)位ADC選擇清屏開顯示17。 3.7.3 顯示流程圖設(shè)計(jì)LCD顯示流程圖如下圖4所示。開 始對LCD1602進(jìn)行初始化 否判斷是否有信號 掃描單片機(jī)傳輸信號 將掃描的信號轉(zhuǎn)化為ASII碼，存入寄存器LCD1602寫命令顯 示 結(jié) 束 圖 4 LCD顯示流程圖4 編譯器的選擇與程序的編譯調(diào)試及其結(jié)果4.1 編譯器的選擇4.1.1

30、 keil C51的功能及優(yōu)點(diǎn)Keil是德國的主要的單片機(jī)編譯器的開發(fā)是目前最好的51單片機(jī)開發(fā)工具之一。是用Keil C51的Keil軟件公司在美國的51系列單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)兼容。具體功能如下。（1）Keil C51軟件提供的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)和調(diào)試工具，全部的Windows界面。（2）Keil C51標(biāo)準(zhǔn)的C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供C語言環(huán)境。 C51將完全融入uVision3集成開發(fā)環(huán)境，集成開發(fā)環(huán)境包括編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目經(jīng)理，調(diào)試器。（3）Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體機(jī)構(gòu)：可以完成編輯，編譯，連接，調(diào)試，仿真等，如整個(gè)開發(fā)過程中

31、，集成系統(tǒng)可以編譯C源程序，因此可以編譯匯編語言源程序18。4.1.2 Keil C51軟件的使用步驟Keil C51集成開發(fā)環(huán)境是以工程的方法來管理文件的，而不是單一文件的模式。所有的文件包括源程序（包括C程序、匯編程序）、頭文件、甚至說明性的技術(shù)文檔都可以放在工程項(xiàng)目文件里統(tǒng)一管理。一般按照以下步驟來創(chuàng)建一個(gè)自己的Keil C51應(yīng)用程序19。(1) 創(chuàng)建一個(gè)工程項(xiàng)目文件；(2) 為工程選擇目標(biāo)器件（本設(shè)計(jì)選擇的是STC89C52）；(3) 為工程項(xiàng)目設(shè)置軟硬件調(diào)試環(huán)境；(4) 創(chuàng)建源程序文件并輸入程序代碼；(5) 保存創(chuàng)建的源程序項(xiàng)目文件（因?yàn)閡Vision3要根據(jù)后綴判斷文件的類型，從

32、而自動進(jìn)行處理，本設(shè)計(jì)是用C語言編程因此存盤時(shí)輸入的文件名應(yīng)帶擴(kuò)展名.C）；(6) 把源程序文件添加到項(xiàng)目中；4.2 程序文件的編譯、連接、調(diào)試及其結(jié)果4.2.1 編譯連接環(huán)境設(shè)置uVision3調(diào)試器可以與C51編譯器和宏A251/ A51匯編開發(fā)應(yīng)用測試，調(diào)試uVision3有兩種工作模式，用戶可以通過單擊項(xiàng)目菜單選項(xiàng)，在彈出的下拉菜單中，選擇選項(xiàng)目標(biāo)Tatget1命令對于目標(biāo)的設(shè)定工具選項(xiàng)，然后會有一個(gè)調(diào)試環(huán)境設(shè)置界面，如圖5所示，選擇調(diào)試選項(xiàng)就會出現(xiàn)如圖所示的工作模式選擇窗口20。圖5 工作模式選擇窗口從圖5中可以看出，uVision3兩種工作模式，分別是：使用模擬軟件（仿真）和模擬（

33、硬件）的使用。 UseSimlator選項(xiàng)設(shè)置uVision3調(diào)試到軟件仿真模型，在這種模式下，不需要實(shí)際的目標(biāo)硬件可以模擬80C51單片機(jī)許多功能，準(zhǔn)備硬件可以測試你的應(yīng)用程序，比如非常有用了。使用選項(xiàng)是先進(jìn)的GDI驅(qū)動器，使用此功能，高級可使用的Keil C51嵌入在他們的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)硬件的調(diào)試程序。我做的粉塵檢測儀主要是控制程序的設(shè)計(jì)，所以選擇軟件仿真，即在圖5中選擇要使用的調(diào)試列模擬器選項(xiàng)，單擊“確定”命令按鈕進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)uVision3調(diào)試器組態(tài)軟件仿真21。4.2.2 程序的編譯和連接及其結(jié)果經(jīng)過以上的工作，到此就可以編譯程序了。點(diǎn)擊菜單Project選項(xiàng)，在彈出的下拉菜單中

34、選擇Build Target 命令對源程序文件進(jìn)行編譯，此時(shí)會在“Output Windows”信息輸出窗口輸出一些相關(guān)的信息。 由提示信息可知：第一行Build TargetTarget1表示此時(shí)正對工程1進(jìn)行編譯操作，第二行Compiling wenjian.c表示此時(shí)正在編譯wenjian.c源程序，第三行l(wèi)ingking.表示此時(shí)正在連接工程項(xiàng)目文件，第五行Creating hex file fromwenjian說明已生成目標(biāo)文件wenjian.hex，而最后一行說明hello.uV2項(xiàng)目在編譯過程中不存在錯(cuò)誤和警告，編譯連接成功。若在編譯過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)會給出錯(cuò)誤所在的行和該錯(cuò)

35、誤提示信息，用戶應(yīng)根據(jù)這些提示信息,更正程序中的錯(cuò)誤，重新編譯直至完全正確為止，至此我們所需的目標(biāo)代碼wenjian.hex文件已經(jīng)生成，用戶可以使用相關(guān)的軟件把該程序代碼下載到試驗(yàn)儀的單片機(jī)中，復(fù)位系統(tǒng)后單片機(jī)將全速運(yùn)行用戶的程序。程序編譯的界面如下圖6所示22。圖6 程序的編譯調(diào)試及其結(jié)果本設(shè)計(jì)通過在keil51中對每個(gè)模塊程序的運(yùn)行和調(diào)試，以及各模塊的聯(lián)和調(diào)試，確認(rèn)本程序沒有錯(cuò)誤。然后連接開發(fā)板通過軟硬在線聯(lián)調(diào)，通過對每個(gè)模塊分別的調(diào)試和改正，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)模塊所設(shè)計(jì)的功能，最后實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的總功能23。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)論該設(shè)計(jì)主要是將夏普傳感器采集所得的06V的電壓模擬信

36、號通過ADC0832轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送到單片機(jī)STC89C52中經(jīng)過處理后將數(shù)字信號動態(tài)顯示在LCD上，通過預(yù)先設(shè)定粉塵濃度限定值，如果超過限定值單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。各個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn)分別如下所述。(1) 數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)：知道了單片機(jī)是如何控制ADC0832進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號如何傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理。(2) LCD的顯示：本模塊通過STC89C52的I/O口軟件編程來控制LCD的動態(tài)實(shí)時(shí)顯示。(3) 顯示狀態(tài)：顯示出當(dāng)前測定環(huán)境的濃度值，單位：mg/m³。(4)PM2.5污染濃度指示燈：便攜式PM2.5檢測儀會根據(jù)檢

37、測到的PM2.5的污染程度進(jìn)行不同顏色LED的指示，較輕污染亮綠燈、中度污染亮黃燈、嚴(yán)重污染亮紅燈。(5)蜂鳴器報(bào)警：本模塊是當(dāng)采集的濃度大于所設(shè)定的最大濃度值時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，從而采取相應(yīng)措施。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)1熊慶國.賀風(fēng)云.大氣粉塵自動監(jiān)測儀的研制J.儀表技術(shù)與傳感器.20032趙占龍.透射式光學(xué)粉塵濃度監(jiān)測技術(shù)研究及應(yīng)用D.保定：河北大學(xué).20043田貽麗.粉塵濃度測量方法的研究D.重慶：重慶大學(xué).20034何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.19935譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第3版）M.北京:清華大學(xué)出版社.20056閻石.數(shù)字電

38、子技術(shù)基礎(chǔ)（第4版）M.北京：高等教育出版社.19987楊振江.A/D、D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)與實(shí)用電路M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社.19968徐愛鈞.Keil C51單片機(jī)高級語言應(yīng)用編程與實(shí)踐. 北京：電子工業(yè)出版社.20139鄒麗新，季晶晶，湯榮生.基于光散射的小型便攜式粉塵測量儀的研制J.大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào).2008 10李衛(wèi)東,李鐵軍,劉華,曹福德.HG-HC智能煙塵粉塵測量儀J.儀器儀表學(xué)報(bào).2004. 11董曉紅.同步粉塵測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.成都：四川大學(xué).200412梅麗鳳，王艷秋，汪琉鐸，任國臣.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第3版）M.北京：清華大學(xué)出版社.200913榮蓉.煤

39、炭粉塵監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.工礦自動化.201014李曉帆,劉天生,王鵬飛.基于光散射測量原理的粉塵濃度檢測儀的設(shè)計(jì)J.機(jī)械管理開發(fā).200915王乃寧,虞先煌,竺曉程.煙塵和粉塵排放濃度的直接和連續(xù)測量J.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào).200116劉任慶.基于藍(lán)牙技術(shù)的粉塵檢測器的設(shè)計(jì)J.通信技術(shù).200917趙占龍.透射式光學(xué)粉塵濃度監(jiān)測技術(shù)研究及應(yīng)用D.保定：河北大學(xué).200418焦敬品,張強(qiáng).便攜式粉塵測試儀的研制J.儀表技術(shù)與傳感器.200919Patzzake Robert.Filedbus BasicJ.Computer Standards&Interfaces.199820Perez,R.

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41、hilips Semiconductors 1999.dec 23Yang.Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: 64Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique, Microw. J. 2001黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）致謝本文是在劉暢老師的悉心指導(dǎo)下完成的。劉老師從論文選題、研究方法、論文寫作、實(shí)驗(yàn)等諸方面都給予了細(xì)致、精心的指導(dǎo)，在生活上更是細(xì)心的照顧著我們。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，

42、踏實(shí)的做人風(fēng)格，深厚的理論知識使我受益匪淺，在此謹(jǐn)向劉暢老師表示衷心的感謝。在此，我還要感謝在一起愉快的度過本科生活的11級電子班各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。還有感謝我的室友們，感謝你們四年來的寬容和支持，如果沒有你們我的大學(xué)沒有這么精彩。在論文即將完結(jié)之際，心情非常的激動，從論文的選題，實(shí)驗(yàn)到順利完成，那么多的老師、同學(xué)、朋友都給了我莫大的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！謝謝所有給予我關(guān)心和幫助的朋友們！附錄附錄附錄1 電路原理圖附錄2 部分源程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)總程序如下。Main.c#i

43、nclude<reg52.h> /頭文件#include <intrins.h>#define uchar unsigned char /宏定義#define uint unsigned int/sbit K1=P14;/sbit K2=P15;sbit BEEP=P27;sbit PM_IO=P24;/sbit LED_G=P16;/sbit LED_Y=P15;/sbit LED_R=P14;uchar idata PM_Dat=0;uchar H_lim=6;/*函數(shù)名稱：延時(shí)子函數(shù) 函數(shù)功能：按鍵消抖*/void delayms(uint xms)uint i,

44、j;for(i=xms;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);void delayus(uint dat)for(;dat>0;dat-)_nop_();#include "ADC0832.H"#include "1602.C"uchar a7=0;void UartPutString(const uchar *pString) while(*pString != '0')SBUF = *(pString+);while(!TI);TI = 0;void UartPutByte(uchar ucData) S

45、BUF = ucData;while(!TI);TI = 0;void Read_PM()static uint AD_Sum=0;static uchar i=0;uint AD_dat;PM_IO=0;delayus(20);/示波器測試得到AD_Sum+=A_D();PM_IO=1;delayus(805);i+;if(i=10)i=0; AD_dat=AD_Sum/10; /求10次平均值A(chǔ)D_Sum=0;PM_Dat=(uchar)(AD_dat*2)/51);/計(jì)算每立方米粉塵含量a0= 'P'a1= 'M'a2= '='a3= PM

46、_Dat%100/10+'0'a4= '.'a5= PM_Dat%10+'0'a6= '0'UartPutString(a);UartPutByte('n');void control()static uchar i=0;if(i<20)i+;elsei=0;if(PM_Dat<3)/LED_G=0;/ LED_Y=1;/ LED_R=1;BEEP=1;else if(PM_Dat<5)/LED_G=1;/ LED_Y=0;/ LED_R=1;BEEP=1;else/LED_G=1;/ LED_Y

47、=1;/ LED_R=0;if(i<10)BEEP=0;elseBEEP=1;void main()init_1602();SCON =0x50;TMOD |= 0x20;TH1 = 0xfd;TL1 = 0xfd;TR1 = 1;while(1)Read_PM();display(); control();1602.csbit EN=P12;sbit RS=P10;sbit RW=P11;unsigned char LCD1602_Table="0123456789:-"/ 0123456789abcdef The system is initializing Plea