【正文】 處都可以看到。但是 現(xiàn)在要求我們 更好的使人與自然和諧與共，更有利得利用大自然， 就使得我們要做好科學的研究與環(huán)境的監(jiān)測以應對現(xiàn)在面臨的環(huán)境問題。 中國的工業(yè)生產(chǎn) 總值逐年提高，工業(yè)高速發(fā)展，這就不可避免的會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣。 關(guān)鍵詞：粉塵， 51單片機，顯示，程序設(shè)計 安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 III BASED ON 51 SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AND GP2Y1010AUOF AIR DUST CONCENTRATION DETECTOR DESIGN AND RESEARCH ABSTRACT With the rapid development of China39。隨著中國的工業(yè)生產(chǎn)總值逐年提高，工業(yè)高速發(fā)展，這就不可避免的會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣，以及居民現(xiàn)在買車的在一直增加，汽車尾氣的排放，空氣中粉塵濃度大量增加，導致現(xiàn)在中國好多地區(qū)產(chǎn)生了大量的粉塵，空氣環(huán)境問題異常嚴峻。檢測空氣質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是檢測空氣中粉塵的含量，所以粉塵的檢測變成了很重要的問題。s economy, the improvement of people39。人們在享有幸福生活和工作便利的同時，又不得不面對由于對自然的不合理開發(fā)，所導致的嚴重污染。 人類 如果要想做好治理環(huán)境問題，就 要做到知己知彼， 因此 我們可以研究生產(chǎn)一種便攜式隨時隨地檢測空氣質(zhì)量的裝置，以便于我們更好更便利及時的了解到我們所處地方的空氣質(zhì)量，以便做好相應的應對措施。 在現(xiàn)在人們的生活中，我們對粉塵有著許多的 稱呼 ， 如灰塵、塵埃、 砂塵、粉末等 。 空氣中的有些粉塵會對我們的身體健康產(chǎn)生嚴重的影響 ，它們很有可能會導致人產(chǎn)生很多種疾病 。 一些粉塵飄落到 植物 的葉面上可能 會阻礙光合作用， 導致 抑制 植物的 生長。 安裝 一些壓力釋放口等等。所以我們就要設(shè)計出一種比較方便的儀器來檢測空氣中的粉塵。 在這幾種方法中，相比較就測量原理而言， 比較容易的當屬電容法。上面所說的一些測量粉塵的方法是比較成熟的方法，我們可以根據(jù)其原理以及其測量特性研制出原來相應的產(chǎn) 品，至于其他的一些 方法我們目前來看還是不太成熟，有些都是處在研究實驗的階段。 原光強的減弱是由于吸收和散射現(xiàn)象會發(fā)生，在有一束光通過含有灰塵的空氣時，這種情況就會出現(xiàn)。 通過人們的研究發(fā)現(xiàn) ， 入射光強和穿透過的部分存在著一定的關(guān)系。 摩擦電法來測量粉塵的濃度算是最近這么多年來國際上很受重視的一種粉塵濃度測量方法。這些產(chǎn)品所使用的原理就是上文所介紹的一些比較普及的，像光散射法、光吸收法和電摩擦法。 研究人員也是不負眾望，研制生產(chǎn)了一種最新的更加先進科學高效的粉塵濃度傳感器。研究生 產(chǎn)的這種產(chǎn)品，不僅僅性能優(yōu)良，而且，如果突然間發(fā)生了斷電的現(xiàn)象，這種儀器上的顯示屏也能夠延時顯示上面所測得的數(shù)據(jù)，這樣我們就不至于在突然掉電的情況下，使數(shù)據(jù)丟失，導致工作的重來。在光的照射下 ，一些能量會被微粒 和粉塵分子所吸收，并且散射現(xiàn)象也會出現(xiàn)在其上。電信號的強弱和光強的大小有正相關(guān)的關(guān)系， 因此我們只需要得到電信號的大小就可以再得到 相對衰減率 了。為了電壓的穩(wěn)定以及攜帶的方便，本課題采用將 12V 左右電源降到 5V使用。電源通過降壓裝置達到 5V，在通過按鍵來控制單片機，進而使單片機發(fā)出方波，方波通過灰塵傳感器，經(jīng)過 這個 傳感器的監(jiān)測，可以檢測出所在地的空氣中粉塵的濃度，空氣中粉塵的濃度可以通過現(xiàn)實裝置來顯示出來，查看是否超出一定值，超出的話發(fā)出報警信號。 如果使用光學原理測量的話，有兩個原理會被用到， 朗伯特 比爾（ LambertBeer）定律和米（ Mie）理論。 由于當光照射到粉塵顆粒上時，粉塵顆粒會對光進行散射和吸收，這樣就會導致光強發(fā)生變化，光的強度發(fā)生減弱。則： ? ????????? ??MiO dmQdwCII 1 11e xp,?(22) 安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 6 上式 ： )2/(3 ?LC? ,C 對于所測得粉塵來說是常數(shù)； 粉塵 顆粒粒徑的分層 數(shù)用 M 來表示。? ? 11 /, ddmQt iij ?? 。 在這基礎(chǔ)上，測量粉塵濃度的時候，還能一起檢測粉塵的粒度分布（分散度）。 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 單片機構(gòu)成本系統(tǒng) 重要 的主控部分，形成各種控制信號并接收外部操作指令， 進行著很重要的信息處理，以及 完成記錄的各種信息。敏感元件代表測量 的模擬信號 和測出的 粉塵濃度；因為信號比較小，所以增加信號放大電路； 數(shù)字信號是由 兩條路上的 5V 模擬信號被 ADC0809 了 的，再送入至 單片機中。由于環(huán)境對粒度以及濃度的要求不同，可以多次設(shè)置不同的值輸入。 安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 8 工作原理 本設(shè)計使用的是 gp2y1010auof 灰塵傳感器，它的原理是根據(jù)光學的原理來測量灰塵的濃度。按照系統(tǒng)的要求，再結(jié)合我們所涉及的各個部件的配合工作，我們就可以實現(xiàn)設(shè)置數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)以及報警等功能，符合我們的設(shè)計要求。 51 單片機 是 一種 統(tǒng)稱。便宜的價格、功能的強大很好的符合了經(jīng)濟原則的基礎(chǔ)上的功能的要求。此單片機是一種就有低功耗高性能、有著 8Kflash 存儲器的微控制器。 所以這種單片機完全能夠滿足我們的需要。 2）部分引腳功能： XTAL1： 引腳 接外部晶振 。若是接外部振蕩器 ，則 1引腳 接 外部振蕩信號的 輸入 。要使這個功能沒有作用， 也可以使用其他特殊的寄存器中的某個位，在運行的過程中，提供高電安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 10 平有效。 在這種工作方式下，上拉電阻會存在于 p0口之中。 引腳號 第二功能 RXD TXD INT0 INT0 T0 T1 WR RD 安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 11 引腳如圖 31所示： 圖 31 89S52單片機引腳 3)89S52單片機的基本結(jié)構(gòu) 如圖 32所示 。 這兩種存儲器 均 采 用 64K尋址。在物理上分開的同時，特殊寄存器和數(shù)據(jù)存儲器的高 128位又是相互重疊的，即地址相同；另外的 128個字節(jié)則不是。 為了減少寄生電容振蕩 ，電容最好 安裝得與單片機芯片 較近 。 如圖 34所示。 在光的照射下，一些能量會被微粒和粉塵分子所吸收，并且散射現(xiàn)象也會出現(xiàn)在其上。電信號的強弱和光強的大小有正相關(guān)的關(guān)系，因此我們只需要得到電信號的大小就可以再得到相對衰減率了。 粉塵傳感器 GP2Y1010AU0F 是 SHARP 品牌。它能夠比較準確的監(jiān)測到空氣中所含有的粉塵，利用儀器內(nèi)的三極管以及放大電路，對測得的警醒經(jīng)一部的放大，再根據(jù)一定的定律，我們根據(jù)測得的電壓以及濃度的關(guān)系，我們就可以比較容易的得到我們所測地方的粉塵濃度的大小。金屬外殼與接地連接的傳感器。請把設(shè)備的結(jié)構(gòu)和機制考慮，避免粘附灰塵的影響。 （ 5）光輸出電路設(shè)計，體諒發(fā)光二極管輸出的結(jié)果，從長期連續(xù)運行的降解。 （ 7）號決議請不要自行拆卸設(shè)備，如去除攻螺釘?shù)取? （ 9）噪聲影響如果傳感器靠近噪聲發(fā)生器（例如：電氣集塵器等） ，傳感器的輸出可能會受到鉛的噪音。使用前，請確保設(shè)備正常工作的應用程序。請設(shè)計的應用，使傳感器的保濕不會發(fā)生。 安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 16 * 2 的輸入條件示于圖中 . 1 * 3 輸出采樣定時示于圖中 .2 輸入端子的輸入條件 參數(shù) 符號 值 單位 脈沖周期 T 10177。這樣我們就可以利用灰塵傳感器中的觀點二極管，三極管，然后再根據(jù)放大器的作用對所產(chǎn)生的信號進行放大，經(jīng)過 5接口將信號傳出去。如圖 37所示。 ADC0809 的主要特性 ADC0809 由 5 部分構(gòu)成 。 分辨率為 8位 a）不可調(diào)誤差 最大 小于177。 2 1 M S B21A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT62 58E O C7O UT P UT E NA B L E9CLO C K10V C C112 220G ND132 7142 6152 8 L S B172 4182 319I N228I N127I N026A L E22U7A DC 0 8 0 9安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 20 VREF+：參考電壓正端。 ADC0809 對輸入 通道選擇 輸入的模擬量 保持不變 在轉(zhuǎn)換過程 時 ， 如果 模擬量變化太快，則 要在 輸入前 添加 采樣保持電路。 圖 312 ADC0809 與 AT89S52 的接口電路 允許地址鎖存的信號用單片機 ALE 表示。本文有 74LS74 來提供。 74LS74 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 313 所示： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U27 4 L S 3 7 3D2Q5CL K3Q6S4R1U 4 : A7 4 L S 7 4U5NO RU6NO R2 1 M S B21A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT62 58E O C7O UT P UT E NA B L E9CLO C K10V C C112 220G ND132 7142 6152 8 L S B172 4182 319I N228I N127I N026A L E22U3A DC 0 8 0 9D12Q9CL K11Q8S10R13U 4 : B7 4 L S 7 4安徽理工大學畢業(yè)設(shè)計 22 圖 313 74LS74 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 引腳說明： 1) 1CP、 2CP 時鐘輸入端 2) 1D、 2D 數(shù)據(jù)輸入端 3) 1Q、 2Q、 1Q、 2Q 輸出端 4) CLR CLR2 直接復位端 5) PR PR2 直接置位端 6） 74LS74 功能表如表 32所示。通常使用在單片機的外部擴展方面。 373 引出端符號： D0～ D7數(shù)據(jù)輸入端 OE三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE鎖存允許端 Q0Q7輸出端 74LS373 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 。 在不同 的工作 方式下 控制引腳所出現(xiàn)的狀態(tài)如下表所示 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11