【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化。LCD1602液顯能同時(shí)顯示16x2即32個(gè)字符，可以提供清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種控制命令，很適合作本次設(shè)計(jì)的顯示器。因此，本設(shè)計(jì)采用液晶LCD1602進(jìn)行顯示。 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片本設(shè)計(jì)需要轉(zhuǎn)換傳感器輸出的05V的模擬電壓，ADC0832為8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，當(dāng)輸入信號(hào)最大值為5V時(shí)，能滿足對(duì)本次設(shè)計(jì)模擬電壓轉(zhuǎn)換要求。另外ADC0832轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32us，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定，而且本次設(shè)計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間的要求并不是很嚴(yán)格。此外ADC0832具有獨(dú)立的芯片使能輸入，使得處理器控制起來很方便。因此，本設(shè)計(jì)選擇ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來對(duì)傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 電源本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換芯片、顯示器等都是在5V電壓下正常工作，所以本設(shè)計(jì)采用輸出電壓為5V的USB數(shù)據(jù)線供電， USB供電具有持續(xù)且穩(wěn)定的電壓輸出性能，而且使用起來很方便。用5V蓄電池供電也是可取的。 按鍵本設(shè)計(jì)采用的按鍵并不是太多，只有1個(gè)參數(shù)增加按鍵和1個(gè)參數(shù)減少按鍵，不會(huì)占用太多的I/O口，因而采用獨(dú)立式按鍵。每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線,每個(gè)I/O口的工作狀態(tài)互不影響。這樣可以使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、編程也相對(duì)比較容易。 報(bào)警裝置本設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)由兩部分組成，一是LED燈光報(bào)警，二是蜂鳴器聲音報(bào)警。 本章小結(jié)。采用5VUSB數(shù)據(jù)線供電；STC89C52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；；ADC0832芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；LCD1602進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示；蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。三 硬件電路設(shè)計(jì) 主控制器模塊主控制器模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)能讓單片機(jī)正常工作和實(shí)現(xiàn)其功能。單片機(jī)具有體積輕、重量輕、功耗低、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)中起到了統(tǒng)籌作用，可以控制按鍵和接收傳感器的各種參數(shù)，同時(shí)還能驅(qū)動(dòng)液晶顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、輸入/輸出設(shè)備等構(gòu)成。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)是STC89C52。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種8位微控制器，具有8K字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器和512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。共有40個(gè)引腳，4個(gè)八位并行I/O口，1個(gè)全雙工串行口，5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，3個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。STC89C52單片機(jī)的時(shí)鐘電路引腳為XTAL1 和XTAL2；控制信號(hào)引腳為RST，ALE，PSEN 和EA；輸入/輸出端口為P0，P1，P2和P3［11］。復(fù)位電路確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛（運(yùn)行不正常）或死機(jī)（停止運(yùn)行）時(shí)，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。一般有自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，本設(shè)計(jì)為編程簡(jiǎn)單采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位。STC89C52 單片機(jī)P0端為開漏輸出，內(nèi)無上拉電阻。P0口在本設(shè)計(jì)中做輸出用，為加大輸出驅(qū)動(dòng)能力加上拉電阻。與復(fù)位電路同樣重要的還有時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路好比單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘電路就是振蕩電路，向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。STC89C52 ,所以本設(shè)計(jì)給單片機(jī)外接5V直流電源。主控制模塊系統(tǒng)電路如圖31所示：圖31 單片主控電路 傳感器模塊。本次設(shè)計(jì)采用的粉塵傳感器的工作原理是單片機(jī)給傳感器LED端輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，粉塵傳感器內(nèi)部NPN三極管驅(qū)動(dòng)此傳感器的紅外線發(fā)光二極管開始工作，發(fā)出檢測(cè)光線。當(dāng)檢測(cè)光照射到粉塵上會(huì)發(fā)生折射。再由傳感器內(nèi)部的光電晶體管采集經(jīng)粉塵折射后的檢測(cè)光，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換芯片中，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)。本設(shè)計(jì)選擇的是GP2Y1010AU0F粉塵傳感器，它是一個(gè)采用光學(xué)傳感系統(tǒng)的粉塵傳感器。該設(shè)備由紅外線發(fā)光二極管和一個(gè)光電晶體管成對(duì)角布置而成。它能夠有效地檢測(cè)到像香煙、煙霧等非常細(xì)的粒子，還可以通過脈沖模擬輸出區(qū)分煙霧和灰塵。其接線端VLED接電源正極，LEDGND端接地，接通這兩個(gè)電源接口才能帶動(dòng)傳感器內(nèi)部發(fā)光二極管工作LED工作。LED端為串口數(shù)據(jù)輸入端，Vo端為粉塵濃度模擬量輸出端，SGND接地，VCC接電源正極。GP2Y1010AU0F粉塵傳感器插上電源1秒之內(nèi)就會(huì)穩(wěn)定，可以進(jìn)行正常的檢出工作。檢出方法是從輸出的電壓來做判定。粒徑較大的粉塵輸出電壓表現(xiàn)為間隔的、較高的脈沖信號(hào)。細(xì)微粒子的輸出電壓表現(xiàn)為連續(xù)的、較高的脈沖信號(hào)［12］。傳感器的第一腳接了一個(gè)220uF的電解電容和150Ω的限流電阻。第三腳LED端接到單片機(jī)的P3^2外部中斷0口，傳感器是否開始工作是通過單片機(jī)P3^2口是否給LED端輸入一個(gè)脈沖信號(hào)來控制的。第五腳Vo端是粉塵濃度的模擬量輸出腳，接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832的通道1上，傳感器產(chǎn)生的模擬電壓就是通過這個(gè)口傳送給ADC0832的。第一腳和第二腳接電源正負(fù)極是給傳感器內(nèi)部發(fā)光LED供電的。具體電路圖如圖32所示：圖32 粉塵模塊電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換部分在單片機(jī)控制系統(tǒng)中主要用于數(shù)據(jù)采集。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是架設(shè)在單片機(jī)和傳感器之間的橋梁，在單片機(jī)控制系統(tǒng)中占有極為重要的地位。本次設(shè)計(jì)采用ADC0832 ，它是一個(gè)8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便［13］。ADC0832作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)的輸入電壓是0～。如果作為由IN+與IN輸入的輸入時(shí)，可將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。因此ADC0832的DO和DI都接單片機(jī)的P1^0，DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)，D0端輸出數(shù)據(jù)；時(shí)鐘輸入端CLK接單片機(jī)的P1^1；使能端CS接單片機(jī)P1^2；通道一CH1端是與傳感器模擬電壓輸出端相連的。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖33所示：圖33 A/D轉(zhuǎn)換電路 液晶顯示模塊單片機(jī)接收到數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)過運(yùn)算處理，在液晶顯示器上面顯示出最終的檢測(cè)結(jié)果。在單片機(jī)系統(tǒng)中液晶顯示器為主要顯示器件。液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*