【正文】 ............................... 4 2 基于單片機(jī)的粉塵檢測(cè)儀硬件設(shè)計(jì) ......................................... 5 系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo) ............................................. 5 系統(tǒng)功能功能 ............................................... 5 主要技術(shù)指標(biāo) ............................................... 5 粉塵檢測(cè)原理 ..................................................... 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 ................................................. 6 軟件程序流圖 ..................................................... 7 工作原理 ......................................................... 7 3 粉塵測(cè)試儀硬件設(shè)計(jì) ..................................................... 9 單片機(jī)部分 ........................................................ 9 系統(tǒng) CPU 器件選擇 ........................................... 9 單片機(jī)引腳分配及連接 ...................................... 12 信號(hào)采集電路 .................................................... 13 敏感元件 .................................................. 13 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ............................................... 14 ADC0809 的主要特性 ......................................... 14 ADC0809 芯片的引腳圖及引腳功能 ............................ 15 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求及通道選擇 ......................... 16 的應(yīng)用說明 .......................................... 17 IV ADC0809 數(shù)據(jù)采集時(shí)序圖 ..................................... 17 ADC0809 與 AT89C51 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) ........................ 17 74LS74 .................................................... 18 74LS373 .................................................. 20 74LS02 介紹 ............................................... 22 74LS04 介紹 ............................................... 23 數(shù)碼管顯示部分 .................................................. 24 LED 數(shù)碼管概述 ............................................. 24 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式 ..................................... 26 顯示接口設(shè)計(jì) .............................................. 28 鍵盤電路設(shè)計(jì) .................................................... 29 報(bào)警電路設(shè)計(jì)（蜂鳴器） .......................................... 30 看門狗部分的設(shè)計(jì) ................................................ 30 4 聯(lián)調(diào)結(jié)果及仿真 ........................................................ 32 設(shè)計(jì)軟件 PROTEUS ................................................. 32 PROTEUS 功能特點(diǎn) ........................................... 32 功能模塊 ................................................... 32 系統(tǒng)概述 ........................................................ 33 KEIL 與 PROTEUS 聯(lián)調(diào) ............................................. 34 5 結(jié)論 .................................................................. 36 致謝 .................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ................................................................ 38 附錄 1 電路圖 ............................................................ 39 附錄 2 PCB 圖 ............................................................ 41 基于單片機(jī)的粉塵檢測(cè)儀控制電路 1 1 緒論 前言 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展， 工業(yè)化水平的提高，人們的生活和工作有了很多便利。我國(guó)空氣質(zhì)量超標(biāo)的城市中 68%都存在可吸入顆粒物的問題。生產(chǎn)中許多及其工作環(huán)境對(duì)粉塵濃度也有要求。 以 89S52單片機(jī)為主控制器，對(duì)粉塵傳感器檢測(cè)到的粉塵數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后并顯示同時(shí)與 PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信， PC機(jī)可更改用戶參數(shù)完成不同情況測(cè)量同時(shí)可輸出存儲(chǔ)的數(shù) 據(jù)測(cè)量方法也各不 相同。國(guó)外儀器大多采用分段方式測(cè)量，而且工作電流較小，除 Sims linⅡ 之外，其他測(cè)塵儀的測(cè)量準(zhǔn)確度較高，但粉塵濃度測(cè)量范圍偏小。 b) 靜電法易受干擾 , 國(guó)內(nèi)技術(shù)并不成熟。 允許多個(gè)程序看起來在同時(shí)運(yùn)行 , 將 處理器在其間共享。 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(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。基于朗伯特 比爾定律測(cè)量光透過被測(cè)物質(zhì)后，由于散射吸收而使光強(qiáng)減弱，通過測(cè)定光束通過被測(cè)介質(zhì)前后的光強(qiáng)比之來定量粉塵濃度。? ?TMWWWW .. .. ..., 21? 為粉塵總的質(zhì)量濃度分布列向量。 圖 21 模塊化注釋： 1) 模擬信號(hào)采集單元：敏感元件、小信號(hào)放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 系 統(tǒng)信 號(hào) 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(gè)部分： a） 信號(hào)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。 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(chǔ)器。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。在訪問外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼 時(shí)， 每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號(hào)。 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(chǔ)器時(shí)，它是高 8位地址。晶振范圍在 0～ 24MHZ，本設(shè)計(jì)選擇 12MHZ， 1C 與 2C 值為 30pF，1C 與 2C 可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。計(jì)算脈沖 數(shù)即可測(cè)出粉塵的相對(duì)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(shí)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。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ALE 端可與 START 端連接在一起，通過軟件輸入一個(gè)正脈沖，可立即啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 VCC： +5V工作電壓。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 （ 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C端口上。 與 WR相或非，產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào) START 和地址鎖存控制信號(hào) ALE； 與 RD相或非產(chǎn)生輸出允許控制信號(hào) OE。 當(dāng) ADC0809 完成轉(zhuǎn)換后 EOC 由 0變?yōu)?1，告訴單片機(jī)接收準(zhǔn)轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號(hào)，單片機(jī)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(dòng) ADC0809 輸出 8位數(shù)據(jù)。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(hào)。 2） 當(dāng) CP由 0變 1時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。因此，該觸發(fā)器常稱為維持 阻塞觸發(fā)器。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)， O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。 2)當(dāng) 1 腳是低電平時(shí) ,只要 11 腳 (鎖存控制端 ,G)上出現(xiàn)一個(gè)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) 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 22 OE 為輸出允許端；當(dāng) OE=“ 0”時(shí)，三態(tài)門打開；當(dāng) OE=“ 1”時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)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(duì)于人機(jī)交互式單片機(jī)系統(tǒng)來說，不僅需要響應(yīng)用戶 輸入，同時(shí)也需要將一些測(cè)控信息輸出顯示。中 7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。例如，對(duì)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(shí)，顯示器顯示 P字符，即對(duì)于共陰極 LED 顯示器，“ P”字符的字形碼是 73H。這樣單片機(jī)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(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來控制。通過實(shí)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。本模塊利用獨(dú)立按鍵方式通過三個(gè)獨(dú)立按鍵累加輸入?yún)⒖贾?，通過單片機(jī)比較采集的數(shù)據(jù)與參考值來控制蜂鳴器是否報(bào)警。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動(dòng)發(fā)聲。現(xiàn)在常用的看門狗主要有兩種 :軟件狗和硬件狗 。如果能對(duì)電源電壓進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)電源電壓下降到某一特定值 時(shí)，發(fā)生一個(gè)信號(hào)給單片機(jī)和電源切換電路，那么就使 CPU 及時(shí)進(jìn)行必要的操作和維持工作電源的穩(wěn)定。這些功能是： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB 自動(dòng)或人工布線 （ 3） SPICE 電路仿真 革命性的特點(diǎn) ： （ 1）互動(dòng)的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI器件，部分 IIC 器件。 它的元器件、連接線路等 和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí) 驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。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。在 “Port” 后面添加 “8000” 。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運(yùn)行。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS)。 系統(tǒng)概述 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows