基于單片機(jī)的pm25值檢測(cè)儀設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-29 16:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 案一：使用 KFCA1/V1/R4 系列 使用 KFCA1/V1/R4 系列。能測(cè)量 ，供電電壓為 DC24V（ 22V 到 26V）。傳感器穩(wěn)定時(shí)間為接通電源約 1 分鐘，不能相對(duì)的實(shí)時(shí)測(cè)量，價(jià)格相對(duì)較高，難入手。 . 方案二：使用夏普 GP2Y1010AU0F 粉塵傳感器 使用夏普 GP2Y1010AU0F 粉塵傳感器。 Sharp39。s GP2Y1010AU0F 是一款光學(xué)空氣質(zhì)量傳感器，設(shè)計(jì)用來感應(yīng)空氣中的塵埃粒子，其內(nèi)部對(duì)角 安放著紅外線發(fā)光二極管和光電晶體管，使得其能夠探測(cè)到空氣中塵埃反射光。該傳感器具有非常低的電流消耗。該傳感器輸出為模擬電壓，其值與粉塵濃度成正比?？蓽y(cè)量 微米以上的微小例粒子。體積小，重量輕，便于安裝。所以我選擇夏普 GP2Y1010AU0F 粉塵傳感器。圖 22 便是夏普GP2Y1010AU0F 粉塵 傳感器。圖 23 是該款夏普粉塵傳感器的原理圖。 靈敏度 尺寸 mm) 圖 22夏普 GP2Y1010AU0F 粉塵 傳感器 圖 23夏普 GP2Y1010AU0F 粉塵傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 MCU 選擇 . 方案一：采用 ARM 系統(tǒng) 使用基于 ARM CortexM3 為內(nèi)核的 EasyARM1138 單片機(jī)，它有八個(gè)通道的 10 位 ADC，使用簡(jiǎn)單且功耗低，體積小，高性能。大量使用寄存器，執(zhí)行指令速度更快，指令長(zhǎng)度固定，尋址靈活，執(zhí)行效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。但其加個(gè)相對(duì)來說比較高，一個(gè)簡(jiǎn)單的功能雖然也能實(shí)現(xiàn)，但總有點(diǎn)大材小用。 . 方案二： FPGA,CPLD 等大規(guī)模可編程邏輯控制器件 使用 FPGA,CPLD 等大規(guī)?？删幊踢壿嬁刂破骷?，其時(shí)鐘頻率高，運(yùn)算速度快，但不合適該制作。無論成本還是其他操作控制上的問題其都與單片機(jī)無明顯競(jìng)爭(zhēng)力，所以本方案不采用。 . 方案三：采用 52 單片機(jī)系統(tǒng) 52 單片機(jī)是 51 單片機(jī)的升級(jí)強(qiáng)化版本。 52 單片級(jí)它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的處理器，它的處理對(duì)相不是字、節(jié)而是位。其成本相對(duì)較低，而且操作簡(jiǎn)單，但速度慢，片內(nèi)空間不足，資源少，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作，而本設(shè)計(jì)不需要復(fù)雜的程序來運(yùn)行，而且考慮本設(shè)計(jì)所以要的成本，故我選擇 52 單片機(jī)作為系統(tǒng)。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 3章 檢測(cè)儀設(shè)計(jì) 第 硬件設(shè)計(jì) . 總體規(guī)劃 該系統(tǒng)采用夏普 GP2Y1010AU0F 粉塵傳感器進(jìn)行測(cè)量，得出模擬信號(hào)，再進(jìn)行放大，然后送入單片機(jī)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換處理和數(shù)據(jù)的處理。再有 D/A 轉(zhuǎn)換通過 LCD 顯示。 . 主控制器電路 主控電路是 51 單片機(jī)，其外圍電路非常的簡(jiǎn)單，只需要加上電源和晶振電路就行了。 圖 31引腳結(jié)構(gòu) 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 32晶振結(jié)構(gòu) . 顯示電路 我們用到的是 1602 液晶模塊。它的連線引腳如圖 3131. 第 1 腳： VSS 為電源地該引腳接總系統(tǒng)地線。 第 2 腳： VDD 為接 5V 電源正極可接移動(dòng)電源的 5Vusb 電源腳。 第 3 角： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇， 高電平 1 時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、 低電平 0 時(shí)選擇 指令寄存器 。 第 5 腳： RW 為讀寫 信號(hào)線 ， 高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作， 低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 7~14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15~16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背 光正極， 16 腳背 光負(fù)極。 圖 33 1602液晶引腳 液晶模塊的讀操作時(shí)序圖如圖 34。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 34讀操作時(shí)序圖 液晶模塊的寫操作時(shí)序圖如圖 35。 圖 35寫操作時(shí)序圖 . 傳感器連線 使用夏普 GP2Y1010AU0F_粉塵傳感器。 Sharp39。s GP2Y1010AU0F 是一款光學(xué)空氣質(zhì)量傳感器，設(shè)計(jì)用來感應(yīng)空氣中的塵埃粒子，其內(nèi)部對(duì)角安放著紅外線發(fā)光二極管和光電晶體管，使得其能夠探測(cè)到空氣中塵埃反射光。該傳感器具有非常低的電流消耗。該傳感器輸出為模擬電壓，其值與粉塵濃度成正比，其連線圖如圖 36。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 36夏普 GP2Y1010AU0F_粉塵傳感器連線圖 粉塵傳感器引腳如圖 37。 圖 37粉塵傳感器引腳 第 軟件設(shè)計(jì) . 軟件結(jié)構(gòu) 該程序主要有 5 個(gè)模塊，初始化模塊，顯示模塊，開關(guān)模塊， AD 模塊和數(shù)據(jù)處理模塊塊。各個(gè)模塊都有它們自個(gè)的功能和應(yīng)用。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 38軟件結(jié)構(gòu) . 軟件設(shè)計(jì) 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。 PROTEUS 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于 PROTEUS 提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀 器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái) 隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中 PROTEUS 也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。 使用 Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 Proteus 開 發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此， Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。 目前 Proteus 的最新版為 ,ARM cortex 處理器被增加，在 中已經(jīng)增加 DSP 系列蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ TMS320）。 Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30 多個(gè)元件庫。 Proteus 可提供的仿 真儀表
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