基于51单片机的空气质量检测仪改稿

1、-摘要随着电子信息的快速开展，越来越多的电子设备应用在我们生活中。本次设以STC89C52单片机为控制核心，通过使用PM2.5检测传感器模块、LCD液晶显示模块、按键控制模块、报警模板，实现基于单片机的空气质量检测系统。本次设计主要针对的是解决检测空气中PM2.5的值，设计分为硬件设计和软件设计两个局部，软件设计主要是根据硬件需要实现的功能，按照软件流程图进展编码设计，硬件设计主要是按照不同的模块进展，把整体的硬件分成模块电路设计。软件设计中使用C语言作为单片机的开发语言，由于C语言是偏向于底层硬件语言，其比汇编更加通俗易懂，比高级语言更加适合对硬件的直接控制，而且具有很好的移植性。通过硬件和软件的设计系统可以实现对空气质量PM2.5的检测和显示，当系统检测空气中PM2.5的的浓度值高于正常标准时，报警模块将发出报警，当空气PM2.5浓度值低于报警阈值时，报警停顿。本次设计空气检测仪操作简单、本钱低、性能稳定、是只能家居的首选。关键字：单片机；PM2.5传感器；报警器；LCD显示器；ABSTRACTWith the development of high and new technol

2、ogy, SCM has been used more and more in daily electronic products. With the STC89C52 microcontroller as control core, through the use of PM2.5 sensor module, LCD LCD module, key control module, alarm template, implementation of air quality detecting system based on mcu. The design of the air quality detection instrument based on MCU is mainly divided into the design of hardware circuit and software program of the preparation of the two part, the hardware design according to the overall plan of s

3、ystem diagram design, the overall design of the hardware circuit is divided into modules. In the software design uses the monolithic integrated circuit C language realization system that that the entire procedure writes, uses the C language to carry on the programming to be possible to make the program readability good, and the procedure is easy to transplant. Through the design of hardware and software can achieve the measurement of air quality in PM2.5 and showed that when the concentration of

4、 the detection system of PM2.5 in the air was higher than the normal standard, the alarm module will give an alarm when the air PM2.5 concentration below the alarm threshold, the alarm stops. The design of the air detector is simple, low cost, stable performance, is the only choice for home.KEYWORDS: MCU; PM2.5 sensor; Alarm; LCD display; 目录摘要IABSTRACTII目录III第一章绪论31.1课题背景31.2设计任务和根本要求3第二章整体方案设计32.1 设计容介绍32.2 控制器选择32.3显示模块选择32.4系统整体方案设计3第三章系统硬件设计33.1单片机电路设计3单片机的最小系统组成3单片机的时钟电路设计3单片机时钟复位电路设计33.2显示

5、电路设计33.3 PM2.5传感器电路设计33.4 报警电路设计33.5 按键电路设计3第四章系统流程设计34.1 系统主流程设计34.2 按键流程设计3第五章仿真与调试35.1 硬件调试35.2 软件调试35.3仿真35.3.1 仿真软件介绍35.3.2 仿真结果3第六章总结3参考文献3附录 A 电路原理图3附录 B 程序3附录C 原件清单3致3. z-第一章绪论1.1课题背景现在，关于单片机的使用非常普遍。很多系统控制过程都把单片机当成主计算机，或者把它当成分布式的控制系统里的前端计算机。这样，可以到达模拟量收集、统计和计算、数据输出等任务，之后还可输出系统的控制信息。很多仪器仪表都使用单片机，它们被连接在不一样的传感器上，到达一些测量目的，比方频率、速度、压力等等一些测量。另外，单片机还可以用在家庭设备上并且很普遍，比方说，现在的物联网、智能家居中的一些设备，包括现在很多的儿玩家，很多都有单片机的应用。在一些重要领域，单片机也有应用，比方，在航空航天领域应用，或者商业界应用。技术开展日新月异，关于空气质量检测技术也越来越微型化、可视化而且智能化了。该研究的主要想法为：下位机使用单

6、片机，上位机使用PC机，同时把单片机与PC机连接到一起，然后测量空气质量情况。这个研究需要更加智能、可操作并且稳定性强。我们国家的工业日新月异，空气的质量逐渐受到污染，能够快速的检测到周围的环境质量显得尤为重要，能够快速准确的检测到周围环境中的空气质量也是最有效的方式。空气的变化、室装修残留的甲醛气体、粉尘的污染等，这将无时不刻的威胁这人们的呼吸道疾病的发生，因此，一款可以实时检测PM2.5的测试仪越来越受到人们的重视。1.2设计任务和根本要求设计任务：掌握单片机的根本应用，软件设计的编程设计、硬件的设计、系统的调试和需求分析等。根本要求：设计出一款能够实时检测空气中PM2.5情况的测试仪，同时当检测的PM2.5值大于阈值则启动报警，可以通过手动按键设置报警阈值大小，在设计过程中按照分模块的方法进展，在每次焊接一个模块，则测试一个模块，最后进展系统测试。第二章整体方案设计2.1设计容介绍具体功能，即到实时检测空气中的PM2.5值，到达阈值报警，设计容主要包含以下几个方面：1选择适合本次设计的单片机；2系统软件设计；3系统软件硬件的连接调试。4系统仿真分析2.2 控制器选择控制器是本次设

7、计的PM2.5检测控制系统的主要的核心局部。用户通过在控制器中编写单机控制程序，使控制器具有类似人体大脑一样的逻辑功。在进展控制器的选择时,我们设计了如下的二种方案。方案一：采用可编程逻辑阵列FPGA作为系统的主控制器。FPGA是最近几年逐渐兴起并在相关领域广泛使用的器件，能够很好的进展接口扩展的功能，同时也可以进展程序算法的控制3，除此之外FPGA还具有优良的高速性。可以说FPGA的功能是非常强大的。但是对于初学者来说，使用FPGA需要掌握的知识容繁多而复杂，最大的难关便是编程环境的学习以及对于FPGA编程语言Verilog语言的学习。对于初学者来说不但困难，而且在有限的毕业设计期间还难以保证效率。方案二：使用STC89C52单片机设计。单片机采用CMOS工艺进展制作而成，同时选用了来自宏晶公司所设计，具有很好的存储性能。在引脚的兼容性上也做的十分好，编程难度适中，并可以良好地完成设计中的各项要求。综合上面的分析讨论，在两种设计方案中，本次设计采用方案二作为方法。2.3显示模块选择顾名思义，显示电路将信息以可视化的形式展现给使用者的。在本次设计中，我们需要显示当前检测到的PM2.5值

8、，也需要显示设定的报警阈值。根据此需求得到了如下两种设计方案：方案一：使用LED数码管实现对PM2.5值信息的显示。数码管按照原理可以分为共阴和共阳数码管。数码管的主要的特点是显示亮度高，工作稳定性好，而且数码管的工作所需电流很小并可显示0-F等字符字样的数据。方案二：使用液晶显示器显示PM2.5值的相关的信息。显示器型号为LCD1602，该型号的液晶显示器可以分成两行来显示数据信息，支持对于数字和字母的显示，但是不支持对中文的显示，每行可以显示16个字符。但是液晶显示有一个缺点就是显示的亮度不够好。经过对方案一和方案二的比照，本次设计中我们选用方案二进展对显示模块的设计。2.4系统整体方案设计对空气中的PM2.5进展检测是本次设计的主要任务，我们所选用的单片机型号为STC89C52，PM2.5经过检测电路模块检测以后，将信息传给单片机进展处理，进而在LCD液晶显示器上进展显示出来，显示器对检测出来的PM2.5的值进展显示，然后再去判断该值是否大于报警设置的阈值，如大于阈值，则会启动报警电路。下列图2-1即是空气质量检测系统：图2-1 系统整体框图设计第三章系统硬件设计3.1单片机电路

9、设计该单片机是主要是有STC公司进展研发生产的一款基于51核的8位单片机，在优点方面该单片机具有功耗低和性能稳定的特点，在处理数据运行方面比拟快，是其他普通单片机的数倍。在51单片机上能够运行的程序，在该单片机一样可以运行，对于程序的开发和移植具有很好的帮助。STC89C52单片机具有40个引脚，其中可以供用户开发使用的有32个IO引脚，在存方面具有8K字节的Flash和512字节的RAM，同时具有4个外部中断和2个部定时器中断。单片机的最高的运行的频率为35MhZ，可以通过串口进展程序的下载使用。如下列图3-1所示，为STC89C52单片机的引脚示意图。图3-1 单片机的引脚图单片机的最小系统组成本次设计中采用的单片机为STC89C52单片机，单片机最小的电路设计中最少需要包含晶振电路、复位电路、电源电路。其整体电路图如下列图3-2所示。图3-2单片机的最小系统构成原理图单片机的时钟电路设计STC89C52单片机部有高增益反向放大器构成的振荡器，输入/输出端为*TAL1/*TAL2，对应单片机的Pin19/Pin18引脚，在这两个引脚两端跨接石英晶体和微调电容，构成稳定的自激振荡器，图3-3是STC89C52工作在部时钟方式的电路。所设计的电路中晶振频率值为12MHz，微调电容器值为20pF。图3-3时钟电路单片机时钟复位电路设计复位电路是单片机不可缺少的重要局部之一，其主要功能是为单片机系统在运行中出现问题以后，能够及时提供复位功能，让单片机进入初始化的过程。STC89C52单片机主要使用的是高电平复位，当用户按复位电路中的按钮以后，电路中会给引脚一个高电平，单片机收到电平信号后，就重新启动。在设计复位电路时应该注意如下问题：1.电源脉冲宽度足够宽；2.电源脉动形成误复位。本设计的STC89

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