PM2.5检测系统毕业设计 - 图文(4)

本设计选择的是GP2Y1010AU0F粉尘传感器，它是一个采用光学传感系统的粉尘传感器。该设备由红外线发光二极管和一个光电晶体管成对角布置而成。它能够有效地检测到像香烟、烟雾等非常细的粒子，还可以通过脉冲模拟输出区分烟雾和灰尘。其接线端V-LED接电源正极，LED-GND端接地，接通这两个电源接口才能带动传感器内部发光二极管工作LED工作。LED端为串口数据输入端，Vo端为粉尘浓度模拟量输出端，S-GND接地，VCC接电源正极。GP2Y1010AU0F粉尘传感器插上电源1秒之内就会稳定，可以进行正常的检出工作。检出方法是从输出的电压来做判定。粒径较大的粉尘输出电压表现为间隔的、较高的脉冲信号。细微粒子的输出电压表现为连续的、较高的脉冲信号［12］。

传感器的第一脚接了一个220uF的电解电容和150Ω的限流电阻。第三脚LED端接到单片机的P3^2外部中断0口，传感器是否开始工作是通过单片机P3^2口是否给LED端输入一个脉冲信号来控制的。第五脚Vo端是粉尘浓度的模拟量输出脚，接在模数转换器ADC0832的通道1上，传感器产生的模拟电压就是通过这个口传送给ADC0832的。第一脚和第二脚接电源正负极是给传感器内部发光LED供电的。具体电路图如图3-2所示：

图3-2 粉尘模块电路

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3.3 模数转换模块

模数转换部分在单片机控制系统中主要用于数据采集。通过转换粉尘传感器输出的电压信号提供PM2.5的各种实时参数，以便单片机对PM2.5浓度进行检测。模数转换器是架设在单片机和传感器之间的桥梁，在单片机控制系统中占有极为重要的地位。

本次设计采用ADC0832 ，它是一个8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0～5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便

［13］

。ADC0832作为单通道模拟信号输入时的输入电压是0～

5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果作为由IN+与IN-输入的输入时，可将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。

正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。因此ADC0832的DO和DI都接单片机的P1^0，DI端输入通道功能选择的数据信号，D0端输出数据；时钟输入端CLK接单片机的P1^1；使能端CS接单片机P1^2；通道一CH1端是与传感器模拟电压输出端相连的。模数转换电路如图3-3所示：

图3-3 A/D转换电路

3.4 液晶显示模块

单片机接收到数字信号后，经过运算处理，在液晶显示器上面显示出最终的检测结果。在单片机系统中液晶显示器为主要显示器件。液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。

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本次设计采用的是液晶LCD1602。字符型LCD1602的显示容量为16*2个字符，芯片工作电压为4.5～5.5V。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符图数字、字母、常用符号等，每一个字符都有一个固定的代码［14］。液晶VL端为对比度调整端，接电源正极对比度最弱，接地对比度最高；RS端为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；RW端为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作；E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；D0～D7端为8位双向数据线端。

液晶的命令操作脚是RS、RW、EN，分别接在单片机的P1^4、P1^5、P1^6脚。数据脚DB0～DB7分别接单片机的P0^0～P0^7口。VOL端串联一个2K的电阻接地，使液晶保持一个较高的亮度。具体电路图如3-4所示：

图3-4 液晶显示电路

3.5 电源模块

系统采用输出电压为5V的USB数据线为系统供电。电源接口电路如图3-5所示，其中DC 5V为电池接口，SW1为电源开关，R6为二极管的限流电阻，POWER为电源指示灯，C5和C6为电源的滤波电容，当电源电压出现波动时电容的充放电可以减小电源电压的波动。

图3-5 电源模块电路

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