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1、摘要随着电子信息的迅速发展,越来越多的电子设备应用在我们生活中。本次设以STC89C5单片机为控制核心，通过使用PM2.5检测传感器模块、LCD液晶显示模块、按键控制模块、报警模板，实现基于单片机的空气质量检测系统。本次设计重要针对的是解决检测空气中PM2.5的值，设计分为硬件设计和软件设计两个部分，软件设计重要是根据硬件需要实现的功能，按照软件流程图进行编码设计，硬件设计重要是按照不同的模块进行，把整体的硬件提成模块电路设计。软件设计中使用C语言作为单片机的开发语言,由于语言是偏向于底层硬件语言，其比汇编更加通俗易懂，比高档语言更加适合对硬件的直接控制,并且具有较好的移植性。通过硬件和软件的
2、设计系统可以实现对空气质量M25的检测和显示，当系统检测空气中PM5的的浓度值高于正常原则时，报警模块将发出报警,当空气PM.5浓度值低于报警阈值时,报警停止。本次设计空气检测仪操作简朴、成本低、性能稳定、是只能家居的首选。核心字：单片机；M2.5传感器；报警器;LD显示屏;ABSTRACTWiththe devnt of high an tchnoloy, S hs beed ore and moen dl ecroni producs. With te STC89C52 iroorlr controlcoe, through h use of P2.5sensr odule, CLCD m
3、dule， key ontrol modue, alm tplate, imlemenation oai qualtydectinsyste bsedo mcu. The dsn f he ar qualtydetcin instrumen be on MC is mainly viint th dsig ofardwarecrut ndsoae rogra of therepartn of th two prt, te hrdar desinaccin to eoveral pnof sstmdagram design,th vell dsign f th hardwar ircitis d
4、iide ntomdule.n the oftwar sign ses the monlthic itegrate ircuitC anguge ralizatin system that tha the etiepocdue wries, useste C aa to cry n he progamming to bpossible to mke th rogrm readitgod, a the procedre s es trnsplnt. Troug the esignf hardware asofwae ca ahieve thmesurment of airualitinPM25n
5、d hed th wen the concnrain o the deteto sstemfPM2. i th ir as igher ha the nral strd,h alrmodue wll ge n larm the r PM2.5 concnttion elow he aam hrshold,e lr stops. Tedsifte air detecto is sipl， low cost， tble peormnce， is te ncceo hom.KEWOR: MCU; P2. sesor; lar； LC dsplay； 目 录摘要IABSRATI目 录III第一章 绪论
6、51.1课题背景512设计任务和基本规定5第二章 整体方案设计62.1 设计内容简介6. 控制器选择63显示模块选择62.4系统整体方案设计7第三章系统硬件设计8.1单片机电路设计8.1.1单片机的最小系统构成.2单片机的时钟电路设计.13单片机时钟复位电路设计93显示电路设计.3 P.5传感器电路设计12.报警电路设计3.5 按键电路设计13第四章 系统流程设计154.1系统主流程设计152按键流程设计16第五章仿真与调试15. 硬件调试15.2 软件调试95.3仿真205. 仿真软件简介205.3.2 仿真成果2第六章 总结22参照文献23附录 电路原理图4附录 程序2附录 原件清单7道谢
7、2第一章绪论1.1课题背景目前，有关单片机的使用非常普遍。诸多系统控制过程都把单片机当成主计算机,或者把它当成分布式的控制系统里的前端计算机。这样，可以达到模拟量收集、记录和计算、数据输出等任务，之后还可输出系统的控制信息。诸多仪器仪表都使用单片机，它们被连接在不同样的传感器上,达到某些测量目的，例如频率、速度、压力等等某些测量。此外,单片机还可以用在家庭设备上并且很普遍，例如说,目前的物联网、智能家居中的某些设备,涉及目前诸多的儿玩家，诸多均有单片机的应用。在某些重要领域，单片机也有应用，例如，在航空航天领域内应用，或者商业界应用。技术发展日新月异,有关空气质量检测技术也越来越微型化、可视化
8、并且智能化了。该研究的重要想法为:下位机使用单片机,上位机使用PC机，同步把单片机与C机连接到一起，然后测量空气质量状况。这个研究需要更加智能、可操作并且稳定性强。我们国家的工业日新月异，空气的质量逐渐受到污染,可以迅速的检测到周边的环境质量显得尤为重要,可以迅速精确的检测到周边环境中的空气质量也是最有效的方式。空气的变化、室内装修残留的甲醛气体、粉尘的污染等,这将无时不刻的威胁这人们的呼吸道疾病的发生，因此，一款可以实时检测PM25的测试仪越来越受到人们的注重。2设计任务和基本规定设计任务：掌握单片机的基本应用，软件设计的编程设计、硬件的设计、系统的调试和需求分析等。基本规定：设计出一款可以
9、实时检测空气中PM2.5状况的测试仪,同步当检测的PM2.5值不小于阈值则启动报警，可以通过手动按键设立报警阈值大小，在设计过程中按照分模块的措施进行,在每次焊接一种模块,则测试一种模块,最后进行系统测试。第二章 整体方案设计2.1 设计内容简介具体功能，即到实时检测空气中的PM5值，达到阈值报警，设计内容重要涉及如下几种方面：（)选择适合本次设计的单片机；（)系统软件设计;(3）系统软件硬件的连接调试。(4）系统仿真分析2 控制器选择控制器是本次设计的M25检测控制系统的重要的核心部分。顾客通过在控制器中编写单机控制程序，使控制器具有类似人体大脑同样的逻辑功。在进行控制器的选择时,我们设计了
10、如下的二种方案。方案一:采用可编程逻辑阵列(PGA)作为系统的主控制器。PGA是近来几年逐渐兴起并在有关领域广泛使用的器件,可以较好的进行接口扩展的功能，同步也可以进行程序算法的控制3，除此之外FPG还具有优良的高速性。可以说PGA的功能是非常强大的。但是对于初学者来说,使用PG需要掌握的知识内容繁多而复杂,最大的难关便是编程环境的学习以及对于FPG编程语言Velg语言的学习。对于初学者来说不仅困难，并且在有限的毕业设计期间内还难以保证效率。方案二:使用SC9C52单片机设计。单片机采用MS工艺进行制作而成,同步选用了来自宏晶公司所设计,具有较好的存储性能。在引脚的兼容性上也做的十分好，编程难
11、度适中，并可以良好地完毕设计中的各项规定。综合上面的分析讨论,在两种设计方案中,本次设计采用方案二作为措施。 2.3显示模块选择顾名思义，显示电路将信息以可视化的形式呈现给使用者的。在本次设计中，我们需要显示目前检测到的PM2.值,也需要显示设定的报警阈值。根据此需求得到了如下两种设计方案:方案一：使用LED数码管实现对PM2.5值信息的显示。数码管按照原理可以分为共阴和共阳数码管。数码管的重要的特点是显示亮度高,工作稳定性好，并且数码管的工作所需电流很小并可显示F等字符字样的数据。方案二:使用液晶显示屏显示PM2.值的有关的信息。显示屏型号为LCD160，该型号的液晶显示屏可以提成两行来显示
12、数据信息,支持对于数字和字母的显示,但是不支持对中文的显示,每行可以显示个字符。但是液晶显示有一种缺陷就是显示的亮度不够好。通过对方案一和方案二的对比,本次设计中我们选用方案二进行对显示模块的设计。2系统整体方案设计对空气中的P2.进行检测是本次设计的重要任务，我们所选用的单片机型号为STC9C52，P2.5通过检测电路模块检测后来,将信息传给单片机进行解决,进而在LCD液晶显示屏上进行显示出来，显示屏对检测出来的PM2.5的值进行显示，然后再去判断该值与否不小于报警设立的阈值，如不小于阈值,则会启动报警电路。下图2-1即是空气质量检测系统：图-1 系统整体框图设计第三章 系统硬件设计31单片
13、机电路设计该单片机是重要是有STC公司进行研发生产的一款基于51内核的位单片机,在长处方面该单片机具有功耗低和性能稳定的特点,在解决数据运营方面比较快,是其她一般单片机的数倍。在51单片机上可以运营的程序,在该单片机同样可以运营，对于程序的开发和移植具有较好的协助。SC89C52单片机具有40个引脚，其中可以供顾客开发使用的有2个IO引脚,在内存方面具有8K字节的Flah和51字节的AM，同步具有4个外部中断和个内部定期器中断。单片机的最高的运营的频率为35MhZ，可以通过串口进行程序的下载使用。如下图3-1所示，为ST89C52单片机的引脚示意图。图-1 单片机的引脚图3.1.1单片机的最小系统构成本次设计中采用的单片机为T9C2单片机，单片机最小的电路设计中至少需要涉及晶振电路、复位电路、电源电路。其整体电路图如下图3-2所示。图-2单片机的最小系统构成原理图3.1.2单片机的时钟电路设计STC8952单片机内部有高增益反向放大器构成的振荡器，输入/输出端为XTAL1/TAL2，相应单片机的Pn1/i18引脚，在这两个引脚两端跨接石英晶体和微调电容，构成稳定的自激振荡器，图33是STC89C2工作在内部时钟方式的电路。所设计的电路中晶振频率值为12Mz，微调电容器值为。图3-3时钟电路3.1.3单片机时钟复位电路设计复位电路是单片机不可缺少的重要部分之一,
