【正文】 7 工作原理 ............................................................ 8 3 粉塵測試儀硬件設計 ................................................ 9 單片機部分 .......................................................... 9 系統(tǒng) CPU 器件選擇 ............................................... 9 單片機引腳分配及 連接 .......................................... 12 信號采集電路 ...................................................... 13 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .................................................. 18 ADC0809 的主要特性 ............................................ 18 ADC0809 芯片的引腳圖及引腳功能 ................................ 19 ADC0809 對輸入通道選擇 ........................................ 20 ADC0809 數(shù)據(jù)采集時序圖 ........................................ 20 ADC0809 與 AT89S52 單片機的接口設計 ............................ 21 74LS74 ........................................................ 21 74LS373 ....................................................... 23 74LS02 介紹 .................................................. 24 74LS04 介紹 .................................................. 25 數(shù)碼管顯示部分 .................................................... 26 LED 數(shù)碼管概述 ................................................ 26 LED 數(shù)碼管動態(tài)顯示方式 ........................................ 27 顯示接口設計 .................................................. 29 鍵盤電路設計 ...................................................... 30 濃度參考值設定的設計 ............................................ 31 報警電路設計（蜂鳴器） ............................................ 32 看門狗部分的設計 .................................................. 33 定時 /計數(shù)器使用步驟 ................................................ 34 定時計數(shù)初值的計算 ................................................ 34 4 系統(tǒng)設計 ......................................................... 35 工作過程 ........................................................... 35 安徽理工大學畢業(yè)設計 V ADC0809 數(shù)據(jù)采集及輸出控制信號時序 ................................. 36 鍵盤掃描程序流程圖 ................................................. 36 數(shù)碼管顯示流程圖 ................................................... 37 看門狗程序流程圖 ................................................... 38 5 結(jié)論 ............................................................. 39 致 謝 .............................................................. 40 參 考 文 獻 ........................................................ 41 附 錄 .............................................................. 42 安徽理工大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 前言 隨著中國經(jīng)濟的進步， 經(jīng)過人們的不懈努力，我們國民的生活大大的提高了。 我國現(xiàn)在處于一個高速發(fā)展的時期，從其他國家的工業(yè)革命來看，在當下的這個高速發(fā)展時期，不可避免的會引起一系列的環(huán)境問題，導致空氣中粉塵濃度的大量增加。污染物一旦沉積在肺部并且被溶解， 就會侵入 到 血液 里面 ， 導致人體 血液 的 中毒， 而那些沒有 被溶解的污染物，細胞 也會有可能 吸收， 從而 導致 細胞 結(jié)構(gòu) 的破壞。 研究現(xiàn)狀 因為粉塵顆粒是很小的，我們?nèi)绻皇怯醚劭吹脑捠呛茈y測出的。 β 射線法 ， 也叫稱重法，它具有很好的優(yōu)點就是可以直接測出病毒出 所測地的粉塵的濃度。 光吸收法原理是當光在通過線性物質(zhì)以及其他的物質(zhì)時，由于光以及物質(zhì)的特殊性質(zhì)，會導致光發(fā)生一些散射以及吸收的現(xiàn)象。它的特點是結(jié)構(gòu)比較簡單、不用維護、靈敏度比較高。 它可以直接采集所在工作地的空氣中的粉塵，然后將所采集到的粉塵做一些處理，進而可以在儀器屏幕的顯示屏上直接顯示所在地的空氣粉塵濃度值，天平可以稱重其顆粒分布 ，可以測定所采集的濾膜粉塵以及其他粉塵的顆粒分散度。然后我們就可以得到 相對衰減率 ，其實入射光通過濃度場得到的 。 51單片機可以提供發(fā)出周期為 10ms，寬度為 的方波。 朗伯特 比爾定律 是根據(jù)測定一束光通過被測介質(zhì)后出現(xiàn)的光強比，來確定粉塵的濃度。 對應 入射光采用多波長 的 每一波長 的 λ i,都會有一個相對應的 式 23，因此得到方程： TWE? (24) 上式消光列向量 ： ? ? ? ? ? ?? ?TMIIIIIIE /ln, . . . . . . ./ln,/ln 02020? ， 能由 0I 和 I 測得： ? ? NMijtT ?? (25) 上式中 T表示的是 消光系數(shù)矩陣。事先要設置好格擋的電平，每個直徑檔定義為 m。 3) 看門狗 ：是系統(tǒng)重啟，正常工作。在測量灰塵濃度時，會產(chǎn)生小于 5V的模擬電壓，該電壓在送到 0809 時會轉(zhuǎn)換成二進制的信號，這些信號會傳送到單片機那里，經(jīng)過單片機的一系列的處理，轉(zhuǎn)變成的數(shù)字信號會顯現(xiàn)在安裝的顯示屏上。 我們通過對比可以得到， AT89S52單片機符合我們的要求。其優(yōu)異的性能，使其不僅能用在系統(tǒng)編程，還可用在常規(guī)編程。 XTAL2： 引腳 接外部晶振 。輸出八位 邏輯電平。 控制作用 上， 采用 集中控制方法。 下圖 33。光照射到灰塵時，會發(fā)生光的發(fā)射現(xiàn)象，即使顆粒再小也會有光的反射，為了能夠測到灰塵在反射是的光，傳感器內(nèi)有觀點晶體管和發(fā)光二極管。 通過標 出 在設置鍵盤上 提前設置的 K 值， 該儀器就可以直接在顯示屏上顯現(xiàn)出來 空氣中的粉塵質(zhì)量濃度（ mg/m179。 這款儀器的優(yōu)點是比較多的，它具有著儀器小，便于攜帶，可以測得的灰塵顆粒比較小，測量的結(jié)果比較準確，性能穩(wěn)定，所消耗的能量低，而且使用的過程中能夠測得的種類比較多，長時間使用過后清洗也比較容易以及易處理等特點。另外，請注意結(jié)構(gòu)，并把應用程序的位置，以避免像石油等任何粘合劑粒子進入設備。 （ 8）應用到火災報警請不要用于火災報警器應用程序中使用此設備。為了避免外部光線的任何影響，請找出傳感器所面臨的應用程序內(nèi)的打印面。 MS 工作電源電壓 Vcc 5177。因此我們必須把得到的模擬電壓信號經(jīng)過 AD轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后才可送到單片機。 圖 310ADC0809 引腳 IN0～ IN7： 輸入 8 路模擬信號端 D0～ D7： 輸出 8位數(shù)字量端 OE：輸出允許控制端，用 在 打開三態(tài)輸出鎖存器。每種方式都有各個的特點，比如延時方式，優(yōu)點是轉(zhuǎn)換時間短。它是由邊沿除法的。 要使其輸出端能夠驅(qū)動負載，那么就要使輸出端在邏輯狀態(tài)下時，OE是高電平。 表 35 74LS02 功能表 輸入 輸出 A B Y L L H L H L H L L H H L 74LS04 介紹 74LS04 為六組反相器： 1A～ 6A 輸入端 1Y～ 6Y 輸出端 圖 318 74LS04 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 功能： AY? ，功能表如表 36所示。它是通過我們給數(shù)碼管通電，有共陰和共陽兩種連接方式。利用這 8 個發(fā)光的二極管，我們通過控制不同二極管的導通，我們就可以顯示出不同的字符，從而達到我們的目的。 表 37 列出了 共陰 極 和共陽極 LED 顯示器顯示 的 字母 、數(shù)字和 顯示代碼之間的對應關系 。在圖中我們就可以看到顯示器的每一位都要獨自占用 8根端口線。 （ 當 ~ 輸出為 低 電平 時 ， LED為共陽 極，反之則為 LED 為共 陰 極。 LED的顯示代碼是由 7為所組成的。 下表表示的是 P1口輸出段碼和 數(shù)碼管顯示數(shù)字之間 存在的 關系。若果超過一定值，報警器就會報警，人員就可以撤離。 掃描法的工作過程： (a) 判斷按鍵的按下。方法是 當有按鍵被按下后，會使軟件延遲來對鍵盤進行判斷，如果確定為有按鍵被按下，則執(zhí)行操作命令，否則就會被認定為按鍵抖動 。這樣我們就可以通過按鍵設置我們初始的參考值。 電磁式蜂鳴器 連通電源后，振蕩器發(fā)出 的音頻信號電流 ， 電磁線圈 在電流的作用下會形成磁場，形成的磁場具有吸引的作用，在線圈和磁鐵的作用下， 振動膜片 會產(chǎn)生 周期性的振動 ，并發(fā)出聲音 。 (2)現(xiàn)在 大多使用的是 硬件狗 。要實現(xiàn)上述功能，重要的是監(jiān)視電源電壓。 因為有些因素，單片機在供電電源不太固定的情況下，會出現(xiàn) 斷 電或者電壓波動的現(xiàn)象， 以至于影響到正常的運作和一些數(shù)據(jù)的保存。 安徽理工大學畢業(yè)設計 33 報警電路如圖 325 示 看門 狗部分的設計 如果程序出現(xiàn)了死機或者飛跑，要使 系統(tǒng)重新運行，并且對對系統(tǒng)重新置位復位，這時就需要看門狗來進行操作。 圖 324鍵盤電路 報警電路設計（蜂鳴器） 蜂鳴器 為一種電子訊響器。 若是我們吧八個二進制的數(shù)字換算成為十進制，則會更好的進行按鍵的操作。如不全唯一則按鍵在該列與 0 電平行的交點處。該系統(tǒng)選用掃描法作為鍵盤掃描方法。我們要根據(jù)不同的環(huán)境，不同的地點來設定不同的參考值。 現(xiàn)妖石安徽理工大學畢業(yè)設計 30 數(shù)碼管中的三機關正常工作，在導通的情況下，我們就需要很好的控制好 4個 三極管的基極，從而使其在導通的情況下，數(shù)碼管正常工作 其中 P1口控制 數(shù)碼管的段選 。 （設置顯示代碼 采用的是 以 LED 共陰 極方式 ，共陽 極則 相反）。 安徽理工大學畢業(yè)設計 29 因為所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只可以顯示同一種字符。 點偏激要把需要表現(xiàn)的字符輸送到接口電路就行了， 直至要顯示新的字符時，再發(fā)送新的字形碼，這樣 單片機中 CPU 的開銷 就 小。要是這幾個放光二極管發(fā)光，只需要給對應的二極管提供高電壓就行了。 數(shù)碼管的連接方式有著 兩種，一種為共陰極連接，就是要把數(shù)碼管中的二極管的所有陰極連接在一起。使用起來比較方便。 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 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U77 4 L S 3 7 3安徽理工大學畢業(yè)設計 24 表 33 74ls373 狀態(tài)表 CS OE WE I/O 引腳 模式 電源 H X X 高阻狀態(tài) 未選 備用 L H H 高阻狀態(tài) 輸出禁止 激活 L L H Dout 讀 激活 L X L Din 寫 激活 下表為 74L