【正文】 應對現(xiàn)在面臨的環(huán)境問題。 我們?nèi)绻窍爰皶r預防發(fā)生粉塵爆炸的現(xiàn)象發(fā)生，那么我們就要了解發(fā)生粉塵爆炸的 需要因素； 控制好部分地安徽理工大學畢業(yè)設計 2 區(qū)粉塵濃度比較高的地方的粉塵濃度，在粉塵濃度比較高的地方經(jīng)常要保持通風的狀態(tài)，并且還要避免在這些地區(qū)有易燃物，以及杜絕火源的產(chǎn)生； 有效的采取降塵措施，建立一些預測系統(tǒng)。 光散射法原理：通常認為含塵氣流是指空氣中散布者固體顆粒的氣溶膠。在國家的提倡下，既這一開發(fā)后，粉塵濃 度傳感器的開發(fā)如雨后春筍般出現(xiàn)。經(jīng)過查閱資料可以知道， gp2y1010auof 灰塵傳感器是需要 5V 直流電源來供電。如果設一種分布的粉塵 顆粒半 徑為 二分之一 d1， w1為濃度。 圖 21模塊化注釋： 1) 模擬信號收集部分 ： 敏感、 轉(zhuǎn)換 以及放大 三部分 。本設計擬采用單片機為 51單片機來進行控制。當在運行過程中 單片機發(fā)生故障，即掉電時， 就會出現(xiàn) 系統(tǒng)的運行發(fā)生停止，但是 RAM的內(nèi)容會被保存下來，一直到下次的中斷。 引腳號 第二功能 T2 T2EX MOSI MISO SCK P3 口： 這也是一個雙向的輸入輸出口。 如果 24 個時鐘振蕩脈沖的高電平出現(xiàn)在單片機引腳上，就能實現(xiàn)單片機的復位。 這是一款 利用 光學原理來 檢測空氣中灰塵的多少的 傳感器。請不要觸及規(guī)范中指定的 VR或光電特性將是無效的。這并不是一個隨便的值，它是由專家測定香煙顆粒的值。 ADC0809 的主要特性如下。一般是 500KHZ。 1Q8Q 為 8個輸出端。 “日”字形 則由 7 個 發(fā)光管排列成 ， 剩下的最后一個發(fā)光管則是起著在顯示器上顯示出小數(shù)點的作用。 安徽理工大學畢業(yè)設計 28 所謂靜態(tài)顯示，就是具有鎖存功能的 I/O 接口 都被每一個顯示器 占用 ， 用來筆劃段字形代碼。 下表 38 就是模擬上面過程出現(xiàn)的數(shù)字。在不同的環(huán)境，人們所承受的度也是不一樣的，這樣標準值的設定就會存在著一定的差異。然后列線逐列置低電平，檢查輸入狀態(tài)，若全為 1，則按鍵不在此列。如圖 324 示。要使單片機系統(tǒng)可以復位， 則 CPU的 RST端 和溢出端 應相連接。一個 計數(shù)器或定時器電路 ，它能夠發(fā)送“復位”信號 ，這就是硬件狗 。通過每按下去一次按鍵，在每一位上加一。在這里我們對于鍵盤中的按鍵是否被按下，我們的識別的方法是對鍵盤進行逐行的掃描，對鍵盤的如樓進行判別。 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 表 39 本設計中 ， 我們所使用的是 4 聯(lián)的共陽極顯示。 ） 例如，我們想要在數(shù)碼管顯示屏上顯示出 5678 這四個數(shù)字，那么我們就應該同過端口 P1 吧所要顯示的顯示代碼送出去，把他們送到對應的位上，然后在 ~ 這里送出，那樣就會在數(shù)碼管上顯示出我們所需要的數(shù)字。 表 37 代碼對應表 顯 現(xiàn) 字符 共陰極段碼 共陽極段碼 字符 顯 現(xiàn) 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3FH C0 8 7FH 80H 1 06H F9 9 6FH 90H 2 5BH A4 A 77H 88H 3 4FH B0 B 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6H 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8H F 71H 8EH 本設計 使 用如圖 320 所示 ， 段選 接 P1 口 ， 4 聯(lián)共陽 極 數(shù)碼管顯示， ～ 接位選。在數(shù)碼管的內(nèi)部是由很多歌二極管所組成的，我們通過控制，給那個部分導通，那個部分就會發(fā)光，使這一部分發(fā)光，從而在液晶顯示屏上顯示出數(shù)字或者字母。反之則輸出端是高阻態(tài)，就不會驅(qū)動總線或負載。本文使用的是中斷方式， 電路如圖 312 所示。轉(zhuǎn)換的器件比較多，本文采用 的 是 ADC0809。 （ 12）當傳感器的內(nèi)部濕潤，本品不保持其應有的功能。如果它堅持的光學部分，故障可能 occur。）。本設計 用 12MHZ， 1C 和 2C 是 30pF， 1C 和 2C 能微調(diào)并且穩(wěn)定振蕩頻率。 寫“ 1” ，作高阻抗輸入 。通過我們了解，這種單片機 在運行的時候耗能是比較低的，并且運行穩(wěn)定性好，所需要的其他部件也少。由于我們開始時設定過一濃度值，因此，當所測得的濃度值大于所設值的時候，就會發(fā)生報警。使用其中的一種作為測試的標準。因為當一束光通過物質(zhì)后，會產(chǎn)生 散射以及 出現(xiàn) 其他的吸收 ，而使光強發(fā)生減弱的現(xiàn)象。而待測粉塵的相對濃度可以通過相對衰減率的大小的線性來反映出來。 國外目前有代表性的產(chǎn)品有英國的 Sims lin 系列監(jiān)測儀和它的升級產(chǎn)品 OSIRIS 粉塵傳感器和計算機監(jiān)測系統(tǒng)； 其他的一些國家比如日本、美國等國家又研制出了一些產(chǎn)品，他們都具有各自的特點以及特殊的優(yōu)點。 他和其吸收的物質(zhì)的物化性并沒有什么關系，而只是和所吸收的質(zhì)量有一定的關系 ，雖然測量的結(jié)果是比較準確的，但是缺點就是需要對粉塵進行一定的采樣后還得進行對比，并且不能夠滿足我們實時的要求。 另 外， 一些有價值的古代建筑也會被粉塵所腐蝕 。 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。s economy, the improvement of people39。 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 。 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。 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。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。 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。 在這基礎上，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）。 安徽理工大學畢業(yè)設計 8 工作原理 本設計使用的是 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。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。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)設計 10 平有效。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。電信號的強弱和光強的大小有正相關的關系，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。請把設備的結(jié)構(gòu)和機制考慮，避免粘附灰塵的影響。使用前，請確保設備正常工作的應用程序。如圖 37所示。 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。通常使用在單片機的外部擴展方面。使用起來比較方便。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。 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。 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 。該系統(tǒng)選用掃描法作為鍵盤掃描方法。 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。 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。要實現(xiàn)上述功能，重要的是監(jiān)視電源電壓。 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 。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 。若果超過一定值，報警器就會報警，人員就可以撤離。 LED的顯示代碼是由 7為所組成的。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。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 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。它是由邊沿除法的。 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。 MS 工作電源電壓 Vcc 5177。 （ 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。 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。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。 控制作用 上， 采用 集中控制方法。 XTAL2： 引腳 接外部晶振 。 我們通過對比可以得到， AT89S52單片機符合我們的要求。 3) 看門狗 ：是系統(tǒng)重啟，正常工作。 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。 51單片機可以提供發(fā)出周期為 10ms，寬度為 的方波。 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。 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。 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。 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。安徽理工大學畢業(yè)設計 I 本科畢業(yè)設計說明書 基于 51 單片機和 GP2Y1010AUOF 的空氣粉塵濃度檢測儀的設計與研究 BASED ON 51 SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AND GP2Y1010AUOF AIR DUST CONCENTRATION DETECTOR DESIGN AND RESEARCH 學院（部）： 電氣與信息工程學院 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化 10級 2班 學生姓名： 謝云輝 指導教師： 宋老師 2020 年 5 月 7 日 安徽理工大學畢業(yè)設計 II 基于 51 單片機和 GP2Y1010AUOF 的空氣粉塵濃度檢測儀的設計與研究 摘要 隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水品 有了 發(fā)生了很大的改變 ，現(xiàn)在的生活和工作有了 很大的改變。 研究背景 我國是世界上人口多地域廣的大國。另外，在管理的基礎上，建立必要的規(guī)章制度是非常必要的。 粉塵濃度傳 感器就是在測量探測變化的光信號，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)粉塵濃度的測量。他實現(xiàn)了多種功能于一體的情況，這樣就使人們更加便捷的能夠使用傳感器來測量粉塵，更好的滿足了更大的需求。在控制方面，我們可以使用單片機來控制，由于所需的控制較為簡單，我們采用 51 單片機來進行控制就可以了。由公式 22 得 : ),(ln 11 110 dmQdwII Mi ???? (23) 在入射光為單色光時可以得到 式 23。 2) 顯示 :粉塵濃度。 自從最初的 8031 開始，單片機也僅過了一段時間的發(fā)展， 隨著時代的進步，科技的發(fā)展，人們對于單片機的要求也越來越高，在這種情況下， Flash rom 應用 技術 得到了較快的進步，在此基礎上 ， 8031 系列出現(xiàn)了較快的發(fā)展，成為了在當時最流行的八位單片機之一。 片內(nèi)振蕩器是單片內(nèi)部的一個重要部分，它是由放大器所組成。 主要的構(gòu)成是外圍芯片。 圖 34 復位電路 I/O 口功能分配： C11 0 uC21