【正文】 很難實現(xiàn)粉塵濃度的在線監(jiān)測；超聲波法、微波法測量粉塵濃度還處于試驗研究階段，市場上成型產(chǎn)品較少。 b) 靜電法易受干擾 , 國內(nèi)技術(shù)并不成熟。 粉塵檢測儀的性能與優(yōu)點 1） 智能采樣與去噪數(shù)字濾波算法相結(jié)合 , 測量和信號處理靈活性強 , 因而在一套裝置可以進行不同 變 量和濃度的測量 , 可排除個別的不正常值 , 同步計算平均值。 允許多個程序看起來在同時運行 , 將 處理器在其間共享。通過鍵盤來設(shè)定最高值。 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。 5% 電壓輸入范圍： 0V ～ 5V 粉塵檢測原理 吸收法、摩擦電法、超聲波法、微波法等粉塵濃度在線測量方法?；诶什?比爾定律測量光透過被測物質(zhì)后，由于散射吸收而使光強減弱，通過測定光束通過被測介質(zhì)前后的光強比之來定量粉塵濃度。若設(shè)某種分布的粉塵塵粒直徑為 d1濃度為 w1，則： ? ????????? ??MiO dmQdwCII 1 11e x p,? (22) 式中： )2/(3 ?LC? ,對于某種粉塵的測量系統(tǒng)而言， C 是一常數(shù)； M 為測量時粉塵粒子按粒徑的分檔數(shù)。? ?TMWWWW .. .. ..., 21? 為粉塵總的質(zhì)量濃度分布列向量。 根據(jù)粉塵離子的散射特性，確定最小粒徑前置輸出端的信號幅值 U，然后每個 μ m定義直徑檔，并預(yù)先設(shè)定好各檔甄別電平，用其中一種標(biāo)準(zhǔn)粒子輸入粉塵測試儀。 圖 21 模塊化注釋： 1) 模擬信號采集單元：敏感元件、小信號放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 4) 鍵盤電路：輸入最大濃度值，當(dāng)濃度超過時報警。 系 統(tǒng)信 號 采 集 部 分 顯 示 部 分 鍵 盤 部 分看 門 狗 部 分主 控 部 分 c p u 圖 22 各模塊 框圖 系統(tǒng)編程分四個部分： a） 信號采集程序； b） LCD 顯示程序； c） 鍵盤輸入程序； d） 看門狗復(fù)位程序； e） 主控程序。蜂鳴器在實際中是步進電機驅(qū)動換氣裝置，但在本設(shè)計中簡化為蜂鳴器報警。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 XTAL2： 接外部晶振的一個引腳。晶振工作時， RST腳持續(xù) 2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。 ALE/PROG ： ALE表示允許地址鎖存允許信號。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼 時， 每個機器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I/O口用。 P2： P2口 (～ )是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O口 )，當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。其特殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入 TXD 串行通信輸出 0INT 外部中斷 0輸入 ,低電平有效 1INT 外部中斷 1輸入 ,低電平有效 T0 計數(shù)器 0 外部事 件計數(shù)輸入端 T1 計數(shù)器 1 外部事件計數(shù)輸入端 WR 外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效 RD 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效 引腳如圖 31所示： 基于單片機的粉塵檢測儀控制電路 11 圖 31 89S52單片機引腳 3)89S52單片機的基本結(jié)構(gòu) 如圖 42所示它由 8個部件組成，即中央處理器（ CPU），片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）內(nèi)部程序存儲器，輸入輸出接口（ Input/Output,簡稱 I/O口，分為 P0口、 P1口、 P2口、 P3口）可編程串口，定時 /計數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR），各部分通過內(nèi)部總線相連。晶振范圍在 0～ 24MHZ，本設(shè)計選擇 12MHZ， 1C 與 2C 值為 30pF，1C 與 2C 可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。 簡單復(fù)位電路有上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位、按鍵脈沖復(fù)位，本設(shè)計采用按鍵電平復(fù)位。計算脈沖 數(shù)即可測出粉塵的相對質(zhì)量濃度，通過標(biāo)定在設(shè)置鍵盤上預(yù)設(shè) K 值，工作時便可直接在數(shù)碼顯示屏上顯示空氣中的粉塵質(zhì)量濃度（ mg/m179。 圖 35 粉塵濃度傳感器 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 14 圖 36 模擬粉塵濃度 A/D 轉(zhuǎn)換電路 因為單片機不能直接接收模擬量信號，所以電壓測量信號，必須通過 A/D 轉(zhuǎn)換后方可以輸入單片機進行處理。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 分辨率為 8 位 a） 最大不可調(diào)誤差小于177。 ALE 端可與 START 端連接在一起，通過軟件輸入一個正脈沖，可立即啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。 CLK：時鐘信號輸入端。 VCC： +5V工作電壓。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 （ 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C端口上。 ADC0809 數(shù)據(jù)采集時序圖 ADC0809數(shù)據(jù)采集及輸出控制信號時序如圖 39所示： 圖 39 ADC0809時序圖 ADC0809 與 AT89C51 單片機的接口設(shè)計 ADC0809 與 AT89C51 的硬件接口 [11]方式有：查詢方式、中斷方式和等待延時方式。 與 WR相或非，產(chǎn)生啟動信號 START 和地址鎖存控制信號 ALE； 與 RD相或非產(chǎn)生輸出允許控制信號 OE。當(dāng) ALE 為 1 時 74LS373 為保持狀態(tài)，此時地址鎖存， ADC0809 將轉(zhuǎn)換后的 8 位數(shù)字信號傳給單片機。 當(dāng) ADC0809 完成轉(zhuǎn)換后 EOC 由 0變?yōu)?1，告訴單片機接收準(zhǔn)轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號，單片機開始使 RD由 1變?yōu)?0使得 ADC0809 的 OE（輸出允許控制端）變?yōu)?1啟動 ADC0809 輸出 8位數(shù)據(jù)。 74LS74[6]是一個邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個器件中包含兩個相同的、相互獨立的邊沿觸發(fā) d觸發(fā)器電路。而邊沿觸發(fā)器允許在 CP 觸 發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號。當(dāng) SD=0 且 RD=1 時 ,不論輸入端 D為何種狀態(tài)，都會使 Q=1， Q=0，即觸發(fā)器置 1；當(dāng) SD=1且 RD=0 時，觸發(fā)器的狀態(tài)為 0,SD 和 RD 通常又稱為直接置 1和置 0端。 2） 當(dāng) CP由 0變 1時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。 3） 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在 CP=1 時輸入信號被封鎖。因此，該觸發(fā)器常稱為維持 阻塞觸發(fā)器。 表 32 74LS74功能表 輸入 輸出 PR CLR CLK D Q Q L H X X H L H L X X L H L L X X H H H H ↑ H H L H H ↑ L L H H H L X 0Q 0Q 由 SN74LS74 連接成的 2分頻電路如圖 312。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時， O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng) LE端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 2)當(dāng) 1 腳是低電平時 ,只要 11 腳 (鎖存控制端 ,G)上出現(xiàn)一個下降沿 ,輸出 2(Q0)、5(Q1)、 6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳 1 1 1 18 的狀態(tài) 。 51單片機的 ALE 信號可以直接與 74LS373 的 C 連接。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 22 OE 為輸出允許端；當(dāng) OE=“ 0”時，三態(tài)門打開；當(dāng) OE=“ 1”時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。 在不同方式下控制引腳電平的狀態(tài)如表 33 所示。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 24 表 36 74LS04功能表 輸入 輸出 A Y L H H L 數(shù)碼管顯示部分 對于人機交互式單片機系統(tǒng)來說，不僅需要響應(yīng)用戶 輸入，同時也需要將一些測控信息輸出顯示。 LED 數(shù)碼管概述 LED數(shù)碼管是由若干個發(fā)光二極管組成的顯示字段的顯示器件，一般簡稱為數(shù)碼管。中 7個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個賀點形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。如圖 317 所示。例如，對于共陰 LED 顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極 hgfedcba 各段為 0111011 時，顯示器顯示 P字符，即對于共陰極 LED 顯示器，“ P”字符的字形碼是 73H。采用動態(tài)顯示方式。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中 CPU 的開銷小。 圖 319 靜態(tài)顯示圖 所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位 LED 顯示器采用一個 8 位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點亮各位顯示器。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來控制。 用同樣的方法將其余 3 個數(shù)字“ 678”送數(shù)碼管 2， 3， 4 顯示，于是最后則可以在4 位 LED 顯示器上看到“ 5678”四個數(shù)字。通過實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換有兩種方法：一種是專用硬件譯碼器，另一種是專用軟件譯碼器。 表 39 數(shù)碼顯示數(shù)字與段碼之間關(guān)系 顯示數(shù)字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 輸出段碼 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 本設(shè)計中采用 4 聯(lián)共陽 LED 數(shù)碼顯示管 P0口連接段選， ～ 連接位選。本模塊利用獨立按鍵方式通過三個獨立按鍵累加輸入?yún)⒖贾?，通過單片機比較采集的數(shù)據(jù)與參考值來控制蜂鳴器是否報警。 圖 322 鍵盤電路 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 30 報警電路 設(shè)計 （蜂鳴器） 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)聲。在實際生活中并啟動步進電機帶動換氣扇為空間通過風(fēng)?，F(xiàn)在常用的看門狗主要有兩種 :軟件狗和硬件狗 。以前常用的硬件狗由脈沖計數(shù)器和一些外圍電路組成，計數(shù)清零和溢出端分別和單片機的 I/O 于 RST 相連接。如果能對電源電壓進行監(jiān)視，當(dāng)電源電壓下降到某一特定值 時，發(fā)生一個信號給單片機和電源切換電路，那么就使 CPU 及時進行必要的操作和維持工作電源的穩(wěn)定。從原理圖布圖、代碼調(diào) 試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到 產(chǎn)品的完整設(shè)計。這些功能是： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB 自動或人工布線 （ 3） SPICE 電路仿真 革命性的特點 ： （ 1）互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI器件，部分 IIC 器件。 功能模塊 （ 1）智能原理圖設(shè)計 （ 2）完善的電路仿真功能 a) ProSPICE 混合仿真 b) 超過 27000 個仿真器件 c) 多樣的激勵源 d) 豐富的虛擬儀器 e) 生動的仿真顯示 基于單片機的粉塵檢測儀控制電路 33 f) 高級圖形仿真功能 （ 3） 獨特的單片機協(xié)同仿真功能 a) 支持主流的 CPU 類型 b) 支持通用外設(shè)模型 c) 實時仿真 d) 編譯及調(diào)試 （ 4）實用的 PCB 設(shè)計平臺 a) 原理圖到 PCB 的快速通道 b) 先進的自動布局 /布線功能 c) 完整的 PCB 設(shè)計功能 d) 多種輸出格式的支持 Proteus 中資源豐富。 它的元器件、連接線路等 和傳統(tǒng)的單片機實 驗硬件高度對應(yīng)。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。開發(fā)人員可用 IDE本身或其 它編輯器 編輯 C或匯編源文件。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 34 keil 與 Proteus 聯(lián)調(diào) 實現(xiàn) Proteus和 Keil 的聯(lián)調(diào)步驟如下： （ 1） 首先安裝好 Proteus 和 Keil（這個驅(qū)動能驅(qū)動 Proteus 和 keil 2 或者 keil 3 的聯(lián)調(diào)） （ 2） 安裝 keil 和 Proteus 聯(lián)調(diào)驅(qū)動 程序 （ 3） 安裝聯(lián)調(diào)驅(qū)動程序，注意：驅(qū)動程序安裝在和 keil 同一個文件夾下 （ 4） 在 Keil 軟件上單擊 “Project 菜單 /Options for Target” 選項或者點擊工具欄的 “o ption for ta rget” 按鈕，彈出窗口，點擊 “Debug” 按鈕，出現(xiàn)如圖 41 所示頁面。在 “Port” 后面添加 “8000” 。此后，便可實現(xiàn)