【正文】 ： 年 月 日 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作者簽名： 日 期： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 學(xué) 位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱 。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。圖表整潔，布局合理，文字注釋 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 必須 使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)空氣 濃度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著柴靜的紀(jì)錄片《蒼穹之下》的播放，現(xiàn)在的人們對 已經(jīng)變得更加的熟悉了。 同時(shí)現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)得到了充分地發(fā)展，高科技技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)的例子已經(jīng)屢見不鮮，尤其在單片機(jī)快速發(fā)展的今天，單片機(jī)應(yīng)用于現(xiàn)今檢測設(shè)備已經(jīng)越來越多，形成了一定的規(guī)模，越來越小型化和多樣化。此系統(tǒng)把傳感器技術(shù)與單片機(jī)的控制技術(shù)， AD 轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合 ,實(shí)現(xiàn)對空氣顆粒濃度的采集。 實(shí)踐證明， 該設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路便于人們對身邊的空氣質(zhì)量進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而可以有效地提高身體健康，改善人們周圍的環(huán)境，具有非常重要的實(shí)際意義，并且操作簡單，集成度高、工作穩(wěn)定，調(diào)試方便，測試精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值，因此市場應(yīng)用前景非常的廣泛 。 設(shè)計(jì)的歷史依據(jù)及其意義 .......................... 3 167。 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) .................................. 5 167。 單片機(jī)最小系統(tǒng) ............................... 6 167。 液晶顯示模塊 ................................ 14 167。 供電電路 .................................... 19 第 3 章 軟件部分設(shè)計(jì) .......................................................................... 19 167。 主體程序設(shè)計(jì) .................................... 21 167。 中斷程序設(shè)計(jì) ................................ 22 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................. 23 167。 軟件的調(diào)試 ...................................... 23 167。使得人們感覺到環(huán)境對自身健康的影響有著很大一部分的影響作用，人們的關(guān)注點(diǎn)時(shí)刻的被牽引在周圍的環(huán)境危害上面，現(xiàn)在的我們已經(jīng)變得對周圍環(huán)境要求比較渴望居住在舒適的環(huán)境里，迫切的希望吸上比較新鮮的空氣?，F(xiàn)在有了高科技的快速發(fā)展，并且與其相結(jié)合的優(yōu)勢，對環(huán)境的檢測相對來說比較高效，并且具有實(shí)時(shí)性。它通過對當(dāng)前環(huán)境地檢測實(shí)現(xiàn) 的采集、轉(zhuǎn)換、計(jì)算以及讀取，把得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過顯示屏進(jìn)行顯示。 本課題的終極目的是通過單片機(jī)與控制技術(shù)傳感器技術(shù)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)對 的檢測的環(huán)境檢測系統(tǒng)。主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： （ 1）采用夏普 GP2Y1010 傳感器對粉塵顆粒采集。 （ 5）通過按鍵設(shè)置報(bào)警值，作為檢測量最高值，當(dāng)測量的值高于報(bào)警值，蜂鳴器報(bào)警 。 設(shè)計(jì)的歷史依據(jù)及其意義 受到關(guān)注是在上世紀(jì)的 90 年代，在美國的一些科學(xué)家或者協(xié)會(huì)相應(yīng)的 做出一些研究和發(fā)表一些論文，指出了顆粒物污染的一些來源，制定一些規(guī)章制度來限制各個(gè)國家地區(qū)對顆粒物的排放問題，在我國最早是在一位網(wǎng)絡(luò)友人“美帝是管空氣”在微博上轉(zhuǎn)發(fā)的美國駐華使館在 twitter上發(fā)表的北京 的檢測數(shù)據(jù)，嚴(yán)重爆表?？梢蕴岣呶覈沫h(huán)境保護(hù)的意識，具有不可磨滅的影響 。 生存的環(huán)境變得苦不堪言時(shí)常受到一些迫害，因此與 大自然的和平相處已變得刻不容緩。 167。但是仍然會(huì)有一些比較較小的顆粒會(huì)穿過濾膜，但是這些顆粒較小重量可以忽略對重量的影響不大。 重量法可以是說最基本的方法，是驗(yàn)證其他方法的標(biāo)尺，是最簡單，最可靠的方法。 微量振蕩天平法 微量震蕩天平法相對來說就沒有那么高的檢測精度，但是它并不像重量法那樣的復(fù)雜，它主要是靠顆粒通過他的傳感器（錐形 管構(gòu)成）改變其震蕩的頻率，也就是說空氣中的顆粒被截留在可隨時(shí)更 換的濾膜上，導(dǎo)致振蕩 頻率發(fā)生變化，這是就可以根據(jù)頻率的變化來檢測此時(shí)的顆粒濃度。因此我國現(xiàn)在的很多地方目前都是采用這個(gè)方法來測定 的濃度，從而更好地實(shí)時(shí)測量周圍的環(huán)境質(zhì)量。 減少的多少，根據(jù)換算公式就會(huì)計(jì)算出顆粒物的濃度大小。 光散射法 光散射的原理是指；空氣中的顆粒物對光具有一定的散射作用并且根據(jù)濃度的不同散射的值也就相應(yīng)的會(huì)有所不同，濃度較高時(shí)，對光的散射也不會(huì)相應(yīng)的提高，測定光值以后，通過相應(yīng)的換算公式也就會(huì)得到其濃度值。此外，這鞋顆粒物之間有可能還會(huì)發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng) 。 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為基本核心，主要包括粉塵傳感器采集模塊， A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0832 模塊，單片機(jī)作為控制模塊 ， 顯示屏作為顯示模塊。整個(gè)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖 21 所示 圖 21 整體系統(tǒng)框架總圖 1．灰塵傳感器：實(shí)現(xiàn)對灰塵顆粒的感應(yīng)。 4．單片機(jī)最小系統(tǒng)： AT89S52 作為微處理器，包含時(shí)鐘電路，復(fù)位電路 控制 其他的設(shè)備。 6．按鍵電路：用于完成報(bào)警值參數(shù)調(diào)整的功能。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 167。 167。它是一個(gè)小型 的電腦設(shè)備所具有的那樣擁有者明顯的大腦，也就是控制的核心 。當(dāng)然單片機(jī)現(xiàn)在的發(fā)展已經(jīng)比較先進(jìn)，我們來看一下作為最基本的存在它是怎樣的。這個(gè) 復(fù)位開關(guān)就相當(dāng)于開機(jī)鍵的存在，同時(shí)如果我們的機(jī)器死機(jī)，或者是出現(xiàn)不可未知的危 害是，需要我們重新啟動(dòng)時(shí)，都可以這樣開始，這次的設(shè)計(jì)采用的是手動(dòng) 復(fù)位的開關(guān)。 XTAL1 為反向放大器的輸入， XTAL2 為反向放大器輸出，這是利用晶振的作用來實(shí)現(xiàn)放大的節(jié)奏。 單片機(jī)最初是作為微控制器被利用起來，它被用在工業(yè)領(lǐng)域的很多方面，比較早的時(shí)候 CPU 是其核心裝置， 然 后就集成了很多的外設(shè)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜的小型控制。 AT89S52 單片機(jī)是本次設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)，下面將重點(diǎn)介紹它的主要性能和參數(shù)。全雙工串行口，還有復(fù)位的功能，此功能可以在系統(tǒng)發(fā)生崩潰時(shí)，重新再來的接口，有時(shí)是手工的有時(shí)可以設(shè)計(jì)成高電平的。所以在其輸入比較高的阻 抗時(shí)，引腳可以作為高阻抗輸入。 P1 口 P1 口中有個(gè)比較特殊的兩個(gè)是 單片機(jī)中有 時(shí)還可以作為定時(shí)器。它能夠 輸出驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)低電平的邏輯電平，但是其內(nèi)部有著上拉電阻，雙向輸入接 口。 MOSI、 MISO、 SCK、 作為 系統(tǒng)編程用。 P3 口 P3 口在 AT89S52 中 有 特殊的功能（第二接口），他跟另外的兩個(gè)接口同樣也具有內(nèi)部上拉電阻，在編程的工程中或者檢驗(yàn)中，他也能夠收到一些控制類的信號，具有 8 位雙向 I\O 接口。 端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù) ， 存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù) ， 存儲器讀選通 ) RST 復(fù)位輸入。 ALE/PROG 此腳可以作為地址鎖存器，也可以作為編程脈沖，當(dāng)作為編程脈沖時(shí)要對 flash 進(jìn)程編程，當(dāng)作為地址鎖存器的時(shí)候，這時(shí)候適當(dāng)訪問外部程序 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 存儲器 或者是出具的存儲器的時(shí)候，這時(shí)候，它仍然 是以時(shí)鐘振蕩頻率的六分之一的固定脈沖信號。 EA/VPP 這個(gè)腳是外部訪問允許按鈕，如果想要 CPU 訪問外部存儲器的時(shí)候，就要使 EA保持低電平的狀態(tài)。 XTAL2 XTAL2 表示的是振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S52 包含了定時(shí)器寄存器其中是 T2CON 和 T2MOD。此外還包含了雙 數(shù)據(jù)指針寄存器，這是為了能夠更好的訪問其外部的數(shù)據(jù)寄存器。在 AT89S52 內(nèi)有 256字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，也包含了一些特殊功能的數(shù)據(jù)存儲器。中斷允許控制寄存器 （ IE） （ MSB） （ LSB） 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 21 中斷允許控制器引腳 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 中斷允許控制位 =1，允許中斷 中斷允許控制位 =0，禁止中斷 表 22 中斷允許控制器引腳功能 167。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 25 采集電路 夏普 GP2Yl010AUOF GP2Yl010AUOF 利用光電來測定空氣質(zhì)量的一個(gè)傳感器，利用發(fā)光二極管發(fā)射光線，利用晶體管接收二 極管發(fā)射的光引起電壓的變化，這時(shí)候傳感器里的空氣傳導(dǎo)設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生一定的作用使空氣流通，此設(shè)計(jì)能夠檢測到 小的微粒，甚至非常小的煙草顆粒也能感應(yīng)到。 GP2Yl010AUOF 粉塵傳感器的性能特點(diǎn)： 1 靈敏度： 較高 2 其重 量比較輕，能夠很快的找 到安裝的方法 3 消耗的電量比較小一般 采用 5V 的電壓，有利于信號的儲量過程 4 能夠?qū)崿F(xiàn)空氣的流通，大大的增大了外部的大氣的流通 5 保養(yǎng)簡單，能夠長時(shí)間的保持其模擬量，有利于 AD 轉(zhuǎn)化 6 輸出電壓 0. 5V 7 消耗電流相對比較小，降低了其功率達(dá)到 11lmA。實(shí)物圖如圖 26 所示。 圖 27 電容電路圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0832 ADC0832 作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用的 8 位分辨率、雙通道的轉(zhuǎn)換芯片，其最高的分辨率最高時(shí)可以達(dá)到 256 級，可以適應(yīng)一般 的模擬量轉(zhuǎn)換要求，很多的用戶都比較青睞于它，由于他的體積行對來說比較小，兼容性比較強(qiáng)，向我們用戶大部分是考慮性價(jià)比比較高，它使用的電壓一般在 5V 它獨(dú)立于其他的設(shè)備之中，轉(zhuǎn)換的過程相對來說比較快速簡單，并且轉(zhuǎn)換相對來說比較穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)其基本的功能。時(shí)序如圖 28 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 28 ADC0832 時(shí)序圖 167。1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳 工作電壓 : 1602 引腳功能說明 各引腳接口說明如表 23 液晶引腳功能 表 23 LCD1602 液晶引腳功能 字符控制命令說明： 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 表 24 1602 讀寫指令輸出時(shí)狀態(tài) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 有些指令能夠 進(jìn)行讀操作，例如指令 進(jìn)行寫操作，指令 8 是 DDRAM 地址設(shè)置。 讀寫操作時(shí)序 如圖 210 所示： 圖 210 LCD 讀操作時(shí)序 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 211 LCD 寫操作時(shí)序 由于 LCD1602 在確認(rèn)時(shí)都會(huì)確認(rèn)它 是否忙碌，如果是低電平時(shí)這時(shí)候就表示，此設(shè)備不忙就會(huì)得到相應(yīng)的指令，所以就可以輸入相應(yīng)的顯示字符內(nèi)部顯示地址 。 1602LCD 的一般初始化（復(fù)位）過程 延時(shí) 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時(shí) 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時(shí) 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 寫指 令 08H：顯示關(guān)閉 寫指令 01H：顯示清 屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)