【正文】 所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)過(guò) 5接口將信號(hào)傳出去。 MS 工作電源電壓 Vcc 5177。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 * 2 的輸入條件示于圖中 . 1 * 3 輸出采樣定時(shí)示于圖中 .2 輸入端子的輸入條件 參數(shù) 符號(hào) 值 單位 脈沖周期 T 10177。 1. 絕對(duì)最大額定值 （ Ta=25℃） 參數(shù) 符號(hào) 等級(jí) 單位 電源電壓 Vcc +7 V *1輸入端子電壓 Vled Vcc V 工作溫度 Topr 10到 +65 ℃ 焊接溫度 Tsol 20到 +80 ℃ * 1 開(kāi)漏驅(qū)動(dòng)器輸入 參數(shù) 符號(hào) 條件 MIN. TYP. MAX. 單位 靈敏度 K *1 *2 *3 V/() 在沒(méi)有灰塵的輸出電壓 Voc *2 *3 0 0,9 V 輸出電壓范圍 Voh *2*3Rl=Ω V LED端電流 Iled *2LED的端電壓 =0 10 20 MA 消耗電流 Icc *2 Rl=∞ 11 20 MA *1靈敏度指 在一定的環(huán)境以及條件下，我們所測(cè)得的電壓變化量在一定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的一個(gè)濃度值。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的應(yīng)用，使傳感器的保濕不會(huì)發(fā)生。為了避免外部光線(xiàn)的任何影響，請(qǐng)找出傳感器所面臨的應(yīng)用程序內(nèi)的打印面。使用前，請(qǐng)確保設(shè)備正常工作的應(yīng)用程序。當(dāng)desinging 系統(tǒng)，請(qǐng)考慮噪聲的影響。 （ 9）噪聲影響如果傳感器靠近噪聲發(fā)生器（例如：電氣集塵器等） ，傳感器的輸出可能會(huì)受到鉛的噪音。 （ 8）應(yīng)用到火災(zāi)報(bào)警請(qǐng)不要用于火災(zāi)報(bào)警器應(yīng)用程序中使用此設(shè)備。 （ 7）號(hào)決議請(qǐng)不要自行拆卸設(shè)備，如去除攻螺釘?shù)取? （ 6）靈敏度調(diào)整 VR虛擬現(xiàn)實(shí)的靈敏度調(diào)節(jié)設(shè)置在航運(yùn)鋒利。 （ 5）光輸出電路設(shè)計(jì)，體諒發(fā)光二極管輸出的結(jié)果，從長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的降解。另外，請(qǐng)注意結(jié)構(gòu)，并把應(yīng)用程序的位置，以避免像石油等任何粘合劑粒子進(jìn)入設(shè)備。請(qǐng)把設(shè)備的結(jié)構(gòu)和機(jī)制考慮，避免粘附灰塵的影響。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 （ 3）脈沖輸入范圍請(qǐng)根據(jù)建議作為以保持 reliability。金屬外殼與接地連接的傳感器。 這款儀器的優(yōu)點(diǎn)是比較多的，它具有著儀器小，便于攜帶，可以測(cè)得的灰塵顆粒比較小，測(cè)量的結(jié)果比較準(zhǔn)確，性能穩(wěn)定，所消耗的能量低，而且使用的過(guò)程中能夠測(cè)得的種類(lèi)比較多，長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)后清洗也比較容易以及易處理等特點(diǎn)。它能夠比較準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)到空氣中所含有的粉塵，利用儀器內(nèi)的三極管以及放大電路，對(duì)測(cè)得的警醒經(jīng)一部的放大，再根據(jù)一定的定律，我們根據(jù)測(cè)得的電壓以及濃度的關(guān)系，我們就可以比較容易的得到我們所測(cè)地方的粉塵濃度的大小。 粉 塵傳感器 GP2Y1010AU0F 屬光學(xué)傳感器。 粉塵傳感器 GP2Y1010AU0F 是 SHARP 品牌。 通過(guò)標(biāo) 出 在設(shè)置鍵盤(pán)上 提前設(shè)置的 K 值， 該儀器就可以直接在顯示屏上顯現(xiàn)出來(lái) 空氣中的粉塵質(zhì)量濃度（ mg/m179。電信號(hào)的強(qiáng)弱和光強(qiáng)的大小有正相關(guān)的關(guān)系，因此我們只需要得到電信號(hào)的大小就可以再得到相對(duì)衰減率了。然后我們就可以得到相對(duì)衰減率，其實(shí)入射光通過(guò)濃度場(chǎng)得到的。 在光的照射下，一些能量會(huì)被微粒和粉塵分子所吸收，并且散射現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)在其上。光照射到灰塵時(shí)，會(huì)發(fā)生光的發(fā)射現(xiàn)象，即使顆粒再小也會(huì)有光的反射，為了能夠測(cè)到灰塵在反射是的光，傳感器內(nèi)有觀(guān)點(diǎn)晶體管和發(fā)光二極管。 如圖 34所示。外部電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。 為了減少寄生電容振蕩 ，電容最好 安裝得與單片機(jī)芯片 較近 。 下圖 33。在物理上分開(kāi)的同時(shí)，特殊寄存器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高 128位又是相互重疊的，即地址相同；另外的 128個(gè)字節(jié)則不是。 程序存儲(chǔ)器 ： 如果想要使 程序存儲(chǔ)器讀取程序，則需要 EA引腳與大地相連。 這兩種存儲(chǔ)器 均 采 用 64K尋址。 控制作用 上， 采用 集中控制方法。 引腳號(hào) 第二功能 RXD TXD INT0 INT0 T0 T1 WR RD 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 引腳如圖 31所示： 圖 31 89S52單片機(jī)引腳 3)89S52單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 如圖 32所示 。若是想要使其作為輸出電流，則就該送入低電平。 在這種工作方式下，上拉電阻會(huì)存在于 p0口之中。輸出八位 邏輯電平。要使這個(gè)功能沒(méi)有作用， 也可以使用其他特殊的寄存器中的某個(gè)位，在運(yùn)行的過(guò)程中，提供高電安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 平有效。 若是想單片機(jī)在晶振工作時(shí)復(fù)位，那么這個(gè)引腳的高電平要持續(xù)兩個(gè) 周期 。若是接外部振蕩器 ，則 1引腳 接 外部振蕩信號(hào)的 輸入 。 XTAL2： 引腳 接外部晶振 。 2）部分引腳功能： XTAL1： 引腳 接外部晶振 。 在不工作的情況 下，雖然系統(tǒng)中的處理器停止了運(yùn)行，但是還是會(huì)有部分的期間是在正常的運(yùn)行的，比如定時(shí)器，串口，中斷等。 所以這種單片機(jī)完全能夠滿(mǎn)足我們的需要。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。此單片機(jī)是一種就有低功耗高性能、有著 8Kflash 存儲(chǔ)器的微控制器。 AT89S52 是 一個(gè)功能比較強(qiáng)大的單片機(jī)的一種。便宜的價(jià)格、功能的強(qiáng)大很好的符合了經(jīng)濟(jì)原則的基礎(chǔ)上的功能的要求。 我們通過(guò)對(duì)比可以得到， AT89S52單片機(jī)符合我們的要求。 51 單片機(jī) 是 一種 統(tǒng)稱(chēng)。 市場(chǎng)上出現(xiàn)的控制的 器件 花樣繁多，僅僅單片機(jī)的種類(lèi)就有不少。按照系統(tǒng)的要求，再結(jié)合我們所涉及的各個(gè)部件的配合工作，我們就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)以及報(bào)警等功能，符合我們的設(shè)計(jì)要求。在測(cè)量灰塵濃度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生小于 5V的模擬電壓，該電壓在送到 0809 時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)傳送到單片機(jī)那里，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的一系列的處理，轉(zhuǎn)變成的數(shù)字信號(hào)會(huì)顯現(xiàn)在安裝的顯示屏上。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 工作原理 本設(shè)計(jì)使用的是 gp2y1010auof 灰塵傳感器，它的原理是根據(jù)光學(xué)的原理來(lái)測(cè)量灰塵的濃度。 單片機(jī)A T 8 9 S 5 2可 編 程 看 門(mén) 狗 電 路A /D轉(zhuǎn)換鍵 盤(pán) 輸 入L C D 顯 示小信號(hào)放大電路敏感元件蜂 鳴 器報(bào) 警 圖 21 硬件電路結(jié)構(gòu)框圖 . 軟件程序 框 圖 根據(jù) 硬件的設(shè)計(jì) ， 可以作 出 各模塊框圖 ，如圖 2 23所示。由于環(huán)境對(duì)粒度以及濃度的要求不同，可以多次設(shè)置不同的值輸入。 3) 看門(mén)狗 ：是系統(tǒng)重啟，正常工作。敏感元件代表測(cè)量 的模擬信號(hào) 和測(cè)出的 粉塵濃度；因?yàn)樾盘?hào)比較小，所以增加信號(hào)放大電路； 數(shù)字信號(hào)是由 兩條路上的 5V 模擬信號(hào)被 ADC0809 了 的，再送入至 單片機(jī)中。如 21圖所示。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)構(gòu)成本系統(tǒng) 重要 的主控部分，形成各種控制信號(hào)并接收外部操作指令， 進(jìn)行著很重要的信息處理，以及 完成記錄的各種信息。事先要設(shè)置好格擋的電平，每個(gè)直徑檔定義為 m。 在這基礎(chǔ)上，測(cè)量粉塵濃度的時(shí)候，還能一起檢測(cè)粉塵的粒度分布（分散度）。 W及粉塵的總質(zhì)量濃度 利用 24便可得到 。? ? 11 /, ddmQt iij ?? 。 對(duì)應(yīng) 入射光采用多波長(zhǎng) 的 每一波長(zhǎng) 的 λ i,都會(huì)有一個(gè)相對(duì)應(yīng)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(cè)得： ? ? NMijtT ?? (25) 上式中 T表示的是 消光系數(shù)矩陣。則： ? ????????? ??MiO dmQdwCII 1 11e xp,?(22) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 上式 ： )2/(3 ?LC? ,C 對(duì)于所測(cè)得粉塵來(lái)說(shuō)是常數(shù)； 粉塵 顆粒粒徑的分層 數(shù)用 M 來(lái)表示。粉塵密度 用 N 表示 ，粉塵顆粒 的截面積 用 A 表示 ，直徑為 d，粉塵的質(zhì)量濃度用 W 來(lái)表示；ρ代表粉塵的質(zhì)量密度。 由于當(dāng)光照射到粉塵顆粒上時(shí)，粉塵顆粒會(huì)對(duì)光進(jìn)行散射和吸收，這樣就會(huì)導(dǎo)致光強(qiáng)發(fā)生變化，光的強(qiáng)度發(fā)生減弱。 朗伯特 比爾定律 是根據(jù)測(cè)定一束光通過(guò)被測(cè)介質(zhì)后出現(xiàn)的光強(qiáng)比，來(lái)確定粉塵的濃度。 如果使用光學(xué)原理測(cè)量的話(huà)，有兩個(gè)原理會(huì)被用到， 朗伯特 比爾（ LambertBeer）定律和米（ Mie）理論。 5% 電壓輸入范圍： 0V～ 5V 粉塵的檢測(cè)原理 在文章的上面已經(jīng)介紹了幾種常用的檢測(cè)粉塵濃度的方法。電源通過(guò)降壓裝置達(dá)到 5V，在通過(guò)按鍵來(lái)控制單片機(jī)，進(jìn)而使單片機(jī)發(fā)出方波，方波通過(guò)灰塵傳感器，經(jīng)過(guò) 這個(gè) 傳感器的監(jiān)測(cè)，可以檢測(cè)出所在地的空氣中粉塵的濃度，空氣中粉塵的濃度可以通過(guò)現(xiàn)實(shí)裝置來(lái)顯示出來(lái)，查看是否超出一定值，超出的話(huà)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 51單片機(jī)可以提供發(fā)出周期為 10ms，寬度為 的方波。為了電壓的穩(wěn)定以及攜帶的方便，本課題采用將 12V 左右電源降到 5V使用。 擬采用的研究思路與方法 通過(guò)對(duì)相關(guān) 內(nèi)容的學(xué)習(xí)以及對(duì)粉塵傳感器的了解，我們打算采用以下的方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，大概的方法以及思路如下：在電源方面，為了電壓的穩(wěn)定，本文擬采用降壓電源措施。電信號(hào)的強(qiáng)弱和光強(qiáng)的大小有正相關(guān)的關(guān)系， 因此我們只需要得到電信號(hào)的大小就可以再得到 相對(duì)衰減率 了。然后我們就可以得到 相對(duì)衰減率 ，其實(shí)入射光通過(guò)濃度場(chǎng)得到的 。在光的照射下 ，一些能量會(huì)被微粒 和粉塵分子所吸收，并且散射現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)在其上。 研究?jī)?nèi)容： 本論文研究的是基于 單片機(jī)控制粉塵實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操作的一臺(tái)儀器 。研究生 產(chǎn)的這種產(chǎn)品，不僅僅性能優(yōu)良，而且，如果突然間發(fā)生了斷電的現(xiàn)象，這種儀器上的顯示屏也能夠延時(shí)顯示上面所測(cè)得的數(shù)據(jù)，這樣我們就不至于在突然掉電的情況下，使數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致工作的重來(lái)。 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(jìn)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(chēng)重其顆粒分布 ，可以測(cè)定所采集的濾膜粉塵以及其他粉塵的顆粒分散度。 研究人員也是不負(fù)眾望，研制生產(chǎn)了一種最新的更加先進(jìn)科學(xué)高效的粉塵濃度傳感器。但是現(xiàn)在國(guó)家大力提倡發(fā)展科技，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，信息化，通過(guò)我國(guó)研究人員的不懈努力，開(kāi)發(fā)出來(lái)了比較先進(jìn)的 GCG500 型粉塵濃度傳感器。這些產(chǎn)品所使用的原理就是上文所介紹的一些比較普及的，像光散射法、光吸收法和電摩擦法。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、不用維護(hù)、靈敏度比較高。 摩擦電法來(lái)測(cè)量粉塵的濃度算是最近這么多年來(lái)國(guó)際上很受重視的一種粉塵濃度測(cè)量方法。通過(guò)一系列的運(yùn)算 前測(cè)出入射光以及出射光強(qiáng)， 來(lái)計(jì)算出粉塵的濃度 ，定律基礎(chǔ)是光吸收型粉塵濃度傳感器 。 通過(guò)人們的研究發(fā)現(xiàn) ， 入射光強(qiáng)和穿透過(guò)的部分存在著一定的關(guān)系。 光吸收法原理是當(dāng)光在通過(guò)線(xiàn)性物質(zhì)以及其他的物質(zhì)時(shí)，由于光以及物質(zhì)的特殊性質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致光發(fā)生一些散射以及吸收的現(xiàn)象。 原光強(qiáng)的減弱是由于吸收和散射現(xiàn)象會(huì)發(fā)生，在有一束光通過(guò)含有灰塵的空氣時(shí)，這種情況就會(huì)出現(xiàn)。這就要求我們這些人在這方面也要做出更大的努力，來(lái)使產(chǎn)品更好，測(cè)得的結(jié)果更準(zhǔn)確。上面所說(shuō)的一些測(cè)量粉塵的方法是比較成熟的方法，我們可以根據(jù)其原理以及其測(cè)量特性研制出原來(lái)相應(yīng)的產(chǎn) 品，至于其他的一些 方法我們目前來(lái)看還是不太成熟，有些都是處在研究實(shí)驗(yàn)的階段。 β 射線(xiàn)法 ， 也叫稱(chēng)重法，它具有很好的優(yōu)點(diǎn)就是可以直接測(cè)出病毒出 所測(cè)地的粉塵的濃度。 在這幾種方法中，相比較就測(cè)量原理而言， 比較容易的當(dāng)屬電容法。為了解決一些粉塵濃度傳感器不能夠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)得檢測(cè)工作場(chǎng)所粉塵的濃度，所以最近出現(xiàn)的 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)所處地的粉塵濃度傳感器滿(mǎn)足了我們所需要條件。所以我們就要設(shè)計(jì)出一種比較方便的儀器來(lái)檢測(cè)空氣中的粉塵。 研究現(xiàn)狀 因?yàn)榉蹓m顆粒是很小的，我們?nèi)绻皇怯醚劭吹脑?huà)是很難測(cè)出的。 安裝 一些壓力釋放口等等。 雖然粉塵濃度過(guò)高時(shí)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，但如果要是及時(shí)采取措施還是可以避免的。 一些粉塵飄落到 植物 的葉面上可能 會(huì)阻礙光合作用， 導(dǎo)致 抑制 植物的 生長(zhǎng)。污染物一旦沉積在肺部并且被溶解， 就會(huì)侵入 到 血液 里面 ， 導(dǎo)致人體 血液 的 中毒， 而那些沒(méi)有 被溶解的污染物，細(xì)胞 也會(huì)有可能 吸收， 從而 導(dǎo)致 細(xì)胞 結(jié)構(gòu) 的破壞。 空氣中的有些粉塵會(huì)對(duì)我們的身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響 ，它們很有可能會(huì)導(dǎo)致人產(chǎn)生很多種疾病 。 地球 的 溫度 在 大氣中 粉塵 的作用下得以 保持 。 在現(xiàn)在人們的生活中，我們對(duì)粉塵有著許多的 稱(chēng)呼 ， 如灰塵、塵埃、 砂塵、粉末等 。 我國(guó)現(xiàn)在處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，從其他國(guó)家的工業(yè)革命來(lái)看，在當(dāng)下的這個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，不可避免的會(huì)引起一系列的環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致空氣中粉塵濃度的大量增加。 人類(lèi) 如果要想做好治理環(huán)境問(wèn)題，就 要做到知己知彼， 因此 我們可以研究生產(chǎn)一種便攜式隨時(shí)隨地檢測(cè)空氣質(zhì)量的裝置，以便于我們更好更便利及時(shí)的了解到我們所處地方的空氣質(zhì)量，以便做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。 正是由于空氣中粉塵濃度的增加，導(dǎo)致了空氣 環(huán)境 質(zhì)量的嚴(yán)重下降，環(huán)境問(wèn)題 變得越來(lái)越嚴(yán)重。人們?cè)谙碛行腋Ｉ詈凸ぷ鞅憷耐瑫r(shí)，又不得不面對(duì)由于對(duì)自然的不合理開(kāi)發(fā)，所導(dǎo)致的嚴(yán)重污染。s industrial production increased ye