摘要：
文設(shè)計的PM2.5顆粒濃度在線檢測系統(tǒng)的控制核心為AT89S52單片機(jī)，PM2.5顆粒濃度檢測采用日本夏普公司的灰塵傳感器GP2Y1010AU，采集到的PM2.5模擬數(shù)據(jù)信號經(jīng)過ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號輸送給單片機(jī)進(jìn)行處理，LCD1602顯示屏第一行顯示設(shè)定的PM2.5顆粒濃度安全值，第二行顯示實時監(jiān)測到的PM2.5顆粒濃度值。當(dāng)PM2.5顆粒濃度超過設(shè)定的2倍安全值時，設(shè)計的紅色LED燈閃爍，同時蜂鳴器發(fā)出警報；當(dāng)PM2.5顆粒濃度介于安全值和2倍安全值之間時，黃色LED燈閃爍發(fā)出警告；當(dāng)PM2.5顆粒濃度低于安全值時，綠色LED燈閃爍表示污染程度較低。
通過設(shè)計的單片機(jī)最小系統(tǒng)、ADC轉(zhuǎn)換模塊、粉塵傳感器模塊等電路在Proteus中搭建了PM2.5顆粒濃度在線檢測仿真電路，并在Keil軟件中編寫程序。
單片機(jī)系統(tǒng)運行需要5V電壓，而電腦上的USB輸出電壓剛好是5V，輸最大電流為500mV，因此可以為單片機(jī)供電電路上設(shè)計USB接口，使用數(shù)據(jù)線連接電腦即可為系統(tǒng)供電，縮短了單片機(jī)與電腦的距離可便于單片機(jī)程序燒寫，也有利于觀察和調(diào)試硬件電路。并采用7805穩(wěn)壓芯片為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓，然后進(jìn)行濾波，并在輸出端設(shè)計一個防倒流的二極管。在輸入端還另加了兩孔的排插接口，方便在必要時使用干電池對系統(tǒng)供電。設(shè)計的供電電路如圖3.2所示:
本設(shè)計的單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.5所示。
在Proteus中搭建PM2.5顆粒濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)仿真電路，并結(jié)合Keil中編寫的系統(tǒng)軟件程序，以對本文的理論分析和軟硬件做驗證。由于Proteus的庫文件中并沒有加入類似于粉塵傳感器功能的模塊，因此采用了滑動變阻器進(jìn)行模擬。LCD1602液晶屏能夠顯示兩行信息，因此在第一行顯示的值為設(shè)定PM2.5濃度的警報值，第二行為可調(diào)節(jié)的當(dāng)前PM2.5濃度值，當(dāng)調(diào)節(jié)到不同濃度值時，紅黃綠指示燈會根據(jù)當(dāng)前的值發(fā)亮，并且在超過設(shè)定濃度值的2倍時發(fā)出警報。下圖為Proteus搭建的系統(tǒng)仿真電路。
仿真電路中LCD1602顯示屏的第一行為PM2.5顆粒濃度參考值，由滑動變阻器將該閥值設(shè)置為20μg/m3，LCD1602顯示屏的第二行為實時顯示的PM2.5濃度值。當(dāng)PM2.5濃度低于20μg/m3時，綠色LED燈亮，蜂鳴器處于關(guān)閉狀態(tài)，表明此時污染程度較低。在Proteus中的仿真.效果如圖所示。
調(diào)節(jié)按鍵，繼續(xù)增加LCD1602第二行的PM2.5濃度值，當(dāng)PM2.5濃度介于20μg/m3~40μg/m3時黃色LED亮，蜂鳴器處于關(guān)閉狀態(tài)，表明此時有PM2.5顆粒污染。在Proteus中的仿真效果如圖所示。
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* 名稱 : Main()
* 功能 : 主函數(shù)
***********************************************************************/
void main()
{
uchar h;
uint sum; //參數(shù)局部變量
EA = 0; //關(guān)閉中端
Timer0_Init(); //定時器0初始化
EA = 1; //打開中斷
RW=0; //關(guān)閉讀寫命令
L1602_init();
while(1)
{
if (FlagStartRH == 1&&set==0) //PM2.5轉(zhuǎn)換標(biāo)志檢查
{
TR0 = 0;
for(h=0;h<50;h++) //求取數(shù)字信號的平均值 50次采集
{
DA=adc0832(0); //緩存AD轉(zhuǎn)換數(shù)值
sum=sum+DA;
delay_ms(100);
Key(); //按鍵掃描
}
DA=sum/50; //求均值
sum=0; //局部參量清零
DA=DA*(float)(DA/5); //整型浮點化
ALARM(); //參數(shù)報警
if(set==0)
display(); //LCD1602顯示數(shù)值
TR0 = 1;
}
Key(); //按鍵掃描
ALARM();
}
}