PM2.5检测系统毕业设计 - 图文(3)

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移位等多种控制命令，很适合作本次设计的显示器。因此，本设计采用液晶LCD1602进行显示。

2.2.4 模数转换芯片

本设计需要转换传感器输出的0-5V的模拟电压，ADC0832为8位分辨率的A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，当输入信号最大值为5V时，此AD可以区分的信号的最小电压为0.01953V，能满足对本次设计模拟电压转换要求。另外ADC0832转换时间仅为32us，转换速度快且稳定，而且本次设计对转换时间的要求并不是很严格。此外ADC0832具有独立的芯片使能输入，使得处理器控制起来很方便。因此，本设计选择ADC0832模数转换芯片来对传感器输出的模拟电压信号进行转换。

2.2.5 电源

本设计采用的单片机、传感器、A/D转换芯片、显示器等都是在5V电压下正常工作，所以本设计采用输出电压为5V的USB数据线供电， USB供电具有持续且稳定的电压输出性能，而且使用起来很方便。用5V蓄电池供电也是可取的。

2.2.6 按键

本设计采用的按键并不是太多，只有1个参数增加按键和1个参数减少按键，不会占用太多的I/O口，因而采用独立式按键。每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响。这样可以使电路设计简单、编程也相对比较容易。

2.2.7 报警装置

本设计报警系统由两部分组成，一是LED灯光报警，二是蜂鸣器声音报警。

2.3 本章小结

本章主要介绍了PM2.5检测系统的总体方案设计和主要的硬件选择。采用5VUSB数据线供电；STC89C52单片机进行数据处理；GP2Y1010AU0F传感器采集PM2.5浓度值；ADC0832芯片进行模数转换；LCD1602进行数据显示；蜂鸣器和发光二极管进行声光报警。

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三 硬件电路设计

3.1 主控制器模块

主控制器模块采用单片机最小系统。单片机最小系统能让单片机正常工作和实现其功能。单片机具有体积轻、重量轻、功耗低、功能强、性价比高等特点，在本设计的整个系统中起到了统筹作用，可以控制按键和接收传感器的各种参数，同时还能驱动液晶显示相关数据。单片机最小系统由单片机、复位电路、时钟电路、输入/输出设备等构成。

本设计选用的单片机是STC89C52。STC89C52是STC公司生产的一种8位微控制器，具有8K字节的Flash程序存储器和512字节数据存储空间。共有40个引脚，4个八位并行I/O口，1个全双工串行口，5个中断源，2个优先级，3个十六位定时/计数器。STC89C52单片机的时钟电路引脚为XTAL1 和XTAL2；控制信号引脚为RST，ALE，PSEN 和EA；输入/输出端口为P0，P1，P2和P3［11］。

复位电路确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。当单片机系统在运行中，受到外界环境干扰出现程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。一般有自动复位和外部按键手动复位，本设计为编程简单采用的是外部手动按键复位。STC89C52 单片机P0端为开漏输出，内无上拉电阻。P0口在本设计中做输出用，为加大输出驱动能力加上拉电阻，本设计采用的上拉电阻为4.7K的排阻。

与复位电路同样重要的还有时钟电路。时钟电路好比单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。时钟电路就是振荡电路，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。本次设计外接石英晶体振荡器的振荡频率为11.0592MHZ。

STC89C52 单片机的工作电压范围为3.8V-5.5V,所以本设计给单片机外接5V直流电源。主控制模块系统电路如图3-1所示：

图3-1 单片主控电路

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3.2 传感器模块

传感器模块主要是采集PM2.5浓度并输出一个模拟量。本次设计采用的粉尘传感器的工作原理是单片机给传感器LED端输入一个脉冲信号，粉尘传感器内部NPN三极管驱动此传感器的红外线发光二极管开始工作，发出检测光线。当检测光照射到粉尘上会发生折射。再由传感器内部的光电晶体管采集经粉尘折射后的检测光，转换成电压信号输入到A/D转换芯片中，经A/D转换芯片转换为数字信号传送给单片机。