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文檔簡(jiǎn)介

1、傳感器結(jié)題報(bào)告 項(xiàng)目名稱: PM2.5監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 指導(dǎo)老師: 付永生 小組成員: 王明祥 電工一班 201300121171 張春婷 電工二班 201300110108一、概述1.1 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)提出的“PM2.5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的方案最基本的實(shí)現(xiàn)方法是由單片機(jī)、粉塵檢測(cè)傳感器、顯示模塊、報(bào)警器等模塊組成的電路。GP2Y1050AU0F粉塵傳感器采集空氣中PM2.5的濃度值,經(jīng)過(guò)STC12C5A60S2單片機(jī)處理后,在LCD1602液晶上顯示。并且設(shè)置一個(gè)報(bào)警值,檢測(cè)的PM2.5濃度值超過(guò)報(bào)警值后,蜂鳴器報(bào)警,報(bào)警值可以按鍵手動(dòng)調(diào)節(jié)。另外,該設(shè)計(jì)在實(shí)時(shí)檢測(cè)濃度的同時(shí),添加了溫度檢測(cè)和觸摸控制開(kāi)關(guān)

2、。1.2 系統(tǒng)原理框圖報(bào)警裝置顯示裝置St12c5a60s2觸摸按鍵溫度傳感器按鍵和其他反饋裝置PM2.5檢測(cè)傳感器二、主控制器和主要元件2.1 STC12C5A60S2單片機(jī)STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制,強(qiáng)干擾場(chǎng)合。2.2 夏普粉塵傳感器GP2Y1050AU0F 夏普公司灰塵傳感器GP2Y1050AU0F,體積小,靈敏度高,可以用來(lái)測(cè)量PM2.5的濃度。此款產(chǎn)品不但可以檢測(cè)出單位體積粒子的絕對(duì)個(gè)數(shù),而且內(nèi)置氣流發(fā)

3、生器,可以自行吸入外部空氣。其內(nèi)部對(duì)角安放著紅外線發(fā)光二級(jí)管和光電晶體管,使得其能夠探測(cè)到空氣中塵埃反射光,即使非常細(xì)小的顆粒也能夠被檢測(cè)到。傳感器工作原理圖:傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖:硬件連線圖:輸出特性: 輸出方式為標(biāo)準(zhǔn)串口輸出。 粉塵濃度計(jì)算方式:Ud=A*Vout (其中Ud為粉塵濃度,單位ug/m3;Vout為傳感器輸出信號(hào),單位為V;A為比例系數(shù))傳感器參數(shù)選擇: PM2.5傳感器測(cè)量出來(lái)的數(shù)值一共七個(gè)字節(jié),其中第二字節(jié)和第三字節(jié)是有效的字節(jié),并且還電壓和濃度值之間存在一個(gè)參數(shù)值,我們根據(jù)實(shí)際濃度值算出這個(gè)參數(shù)是350.2.3 LM35D溫度傳感器概述:LM35D是把測(cè)溫傳感器與放大電路做

4、在一個(gè)硅片上,形成一個(gè)集成溫度傳感器。它是一種得到廣泛使用,由于它采用內(nèi)部補(bǔ)償,所以輸出可以從0開(kāi)始。封裝型式:LM35有多種不同封裝型式。在常溫下,LM35 不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到 1/4的準(zhǔn)確率。其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種,其引腳如圖一所示。圖4.1 LM35封裝規(guī)格參數(shù) 1、工作電壓:直流430V; 2、工作電流:小于133A 3、輸出電壓:+6V-1.0V 4、輸出阻抗:1mA負(fù)載時(shí)0.1; 5、精度:0.5精度(在+25時(shí)); 6、漏泄電流:小于60A; 7、比例因數(shù):線性+10.0mV/; 8、非線性值:1/4; 9、校準(zhǔn)方式:直接用攝氏溫度校準(zhǔn); 10、額定使用

5、溫度范圍:-55+150。 11、引腳說(shuō)明:電源負(fù)GND;電源正VCC;信號(hào)輸出S;傳感器參數(shù)供電電壓35V到-0.2V輸出電壓6V至-1.0V輸出電流10mA指定工作溫度范圍LM35D 0 to +100計(jì)算公式:2.4 1602 LCD液晶屏1602LCD尺寸圖引腳功能說(shuō)明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳(無(wú)背光)或16腳(帶背光)接口,各引腳接口說(shuō)明如表10-13所示:編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光

6、源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極引腳接口說(shuō)明表1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令,如下表所示:序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM)10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容控制命令表仿真

7、截圖:2.4 藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊應(yīng)用領(lǐng)域: 該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸領(lǐng)域。可以方便的和PC機(jī)(PDA手機(jī))的藍(lán)牙設(shè)備相連,也可以兩個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)互通。避免繁瑣的線纜連接,能直接替代現(xiàn)有的串口線。藍(lán)牙模塊封裝信息:系統(tǒng)框圖及應(yīng)用電路圖:系統(tǒng)框圖應(yīng)用電路圖注:藍(lán)牙模塊供電推薦使用AMS1117等紋波小的穩(wěn)壓芯片2.5 觸摸按鍵模塊 TTP223是觸摸鍵檢測(cè)IC,提供1個(gè)觸摸鍵。觸摸檢測(cè)IC是為了用可變面積的鍵取代傳統(tǒng)的按鈕鍵而設(shè)計(jì)的。低功耗和寬工作電壓是觸摸鍵的DC和AC特點(diǎn)。1.工作電壓 2.0V5.5V2.工作電流 VDD=3V,無(wú)負(fù)載, SLRFTB=1低功耗模式下典型值1.5uA

8、,最大值3.0uA快速模式下典型值3.5uA,最大值7.0uA VDD=3V,無(wú)負(fù)載, SLRFTB=0低功耗模式下典型值2.0uA,最大值4.0uA快速模式下典型值6.5uA,最大值13.0uA3.最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間大約為快速模式下60mS,低功耗模式下220mS VDD=3V4.靈敏度可由外部電容(050pF)調(diào)節(jié)5.由選擇管腳( SLRFTB管腳)提供兩個(gè)采樣長(zhǎng)度的選擇6.人體觸摸檢測(cè)穩(wěn)定,可取代傳統(tǒng)的直接的開(kāi)關(guān)鍵7.由選擇管腳( LPMB管腳)提供快速模式和低功耗模式的選擇8.由選擇管腳( TOG管腳)提供直接模式、觸發(fā)模式的選擇同時(shí)還保留漏極開(kāi)路(Open Drain)輸出模式,OPDO管

9、腳為漏極開(kāi)路(Open Drain)輸出, Q管腳為CMOS輸出9.各輸出模式都可通過(guò)選擇管腳( AHLB管腳)選擇高電平或者低電平有效10.由選擇管腳( MOTB管腳)提供100sec最長(zhǎng)輸出時(shí)間選擇11.有外部上電復(fù)位管腳( RST管腳)12.上電之后需要約0.5sec的穩(wěn)定時(shí)間,此時(shí)間段內(nèi)不要對(duì)鍵進(jìn)行觸摸,此時(shí)所有功能都被禁止13.始終進(jìn)行自校準(zhǔn)3、 硬件電路設(shè)計(jì)整體框圖: 仿真圖;3.1粉塵傳感器電路設(shè)計(jì)3.2 LM35D 溫度傳感器電路設(shè)計(jì)3.3 DS1302電路3.4 1602 LCD模塊電路設(shè)計(jì)3.5按鍵電路3.6 報(bào)警電路4、 程序設(shè)計(jì)及軟件應(yīng)用5、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從串口助手讀數(shù)據(jù):

10、用示波器觀察煙塵傳感器的輸出實(shí)際側(cè)視圖片:附件: 程序清單/*函數(shù)名稱:pm2.5檢測(cè) 傳輸*函數(shù)功能:接收pm2.5傳感器數(shù)值 串口發(fā)送出去*王明祥 張春婷 2015.11.18 */#include#include#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit SCLK=P10; /DS1302始終控制總線 sbit DATA=P11; /DS1302數(shù)據(jù)傳輸總線sbit RESET=P12; /DS1302復(fù)位總線 uchar table28;uchar second,minute,hour,day,m

11、onth,year; /定義秒分時(shí)日月年變量 void delay1ms(void) /誤差 -0.018084490741us unsigned char a,b; for(b=18;b0;b-) for(a=152;a0;a-); _nop_(); /if Keil,require use intrins.hvoid delaynms(uchar m) while(m-) delay1ms(); /*延時(shí)函數(shù)*/void delay() _nop_(); _nop_();/*單片機(jī)小精靈生成的延時(shí)1us代碼*/void delay1us(void) /誤差 -0.005353009259u

12、s unsigned char a; for(a=1;a0;a-); _nop_(); /if Keil,require use intrins.h/*延時(shí)nus*/void delaynus(uint i) while(i-) delay1us(); /*函數(shù)功能:串口初始化波特率:2400工作方式:工作方式1 */void UART_Init() TMOD=0x20; /定時(shí)器1工作方式2 八位自動(dòng)重裝模式 TL1=0xF4; /波特率2400 TH1=0xF4; / TR1=1; /開(kāi)啟定時(shí)器1 SM0=0; SM1=1; /串行口通信方式1 八位uart 波特率可變 REN=1; /

13、允許串行口接收 ES=0; /關(guān)閉串行口中斷 /*ADC 初始化 */void ADC_Init() P1M0=0x08; /P1.3開(kāi)漏模式0000 1000 P1.3 因?yàn)榘存I用到了P1.4-P1.7 而時(shí)鐘用到了P10-P12 P1M1=0x08; /P1.0開(kāi)漏 ADC_CONTR&=0xF8; /設(shè)置轉(zhuǎn)換速度最快 ADC_CONTR|=0x03; /設(shè)置P1.3引腳為輸入模擬量 delaynms(5); /等待輸入穩(wěn)定 uchar AD_Change() uchar result; ADC_CONTR|=0x88; /啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 while(ADC_CONTR&0x10)=0); /等

14、待轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC_CONTR&=0xE7; /清標(biāo)志位,停止AD轉(zhuǎn)換 result=ADC_RES; result=2; result=result+(ADC_RESL&0x03); /結(jié)果只取高八位 return (result);/*向DS1302中寫入一個(gè)字節(jié)的函數(shù)*/void DS1302_WriteByte(uchar dat) uchar i; for (i=0; i= 1; /移出數(shù)據(jù) DATA = CY; /送出到端口 SCLK = 1; /時(shí)鐘線拉高 delay(); /延時(shí)等待 /*從DS1302讀1字節(jié)數(shù)據(jù)*/uchar DS1302_ReadByte() uchar

15、i; uchar dat = 0; for (i=0; i= 1; /數(shù)據(jù)右移一位if (DATA) dat |= 0x80; /讀取數(shù)據(jù)SCLK = 1; /時(shí)鐘線拉高delay(); /延時(shí)等待 return dat;/*向DS1302某個(gè)地址寫入一個(gè)數(shù)據(jù)*/void WriteDat(uchar Addr,uchar Data) RESET=0; SCLK=0; RESET=1; delaynus(2); /延時(shí)2us 使硬件做好準(zhǔn)備 DS1302_WriteByte(Addr); /寫入命令字 DS1302_WriteByte(Data); /寫入數(shù)據(jù) SCLK=1; RESET=0;

16、 /禁止數(shù)據(jù)傳輸 /*函數(shù)功能:從1302某個(gè)地址讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)* C*/uchar ReadDat(uchar Addr) unsigned char dat; RESET=0; /拉低RST SCLK=0; /確保寫數(shù)居前SCLK被拉低 RESET=1; /啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸 DS1302_WriteByte(Addr); /寫入命令字 dat=DS1302_ReadByte(); /讀出數(shù)據(jù) SCLK=1; /將時(shí)鐘電平置于已知狀態(tài) RESET=0; /禁止數(shù)據(jù)傳遞 return dat; /將讀出的數(shù)據(jù)返回/*函數(shù)功能:1302初始化初始化時(shí)間:15年11月3日*/void Init_D

17、S1302(void) WriteDat(0x8E,0x00); /根據(jù)寫狀態(tài)寄存器命令字,寫入不保護(hù)指令 WriteDat(0x80,(0/10)4|(0%10); /根據(jù)寫秒寄存器命令字,寫入秒的初始值 WriteDat(0x82,(5/10)4|(5%10); /根據(jù)寫分寄存器命令字,寫入分的初始值 WriteDat(0x84,(19/10)4|(19%10); /根據(jù)寫小時(shí)寄存器命令字,寫入小時(shí)的初始值 WriteDat(0x86,(3/10)4|(3%10); /根據(jù)寫日寄存器命令字,寫入日的初始值 WriteDat(0x88,(11/10)4|(11%10); /根據(jù)寫月寄存器命令

18、字,寫入月的初始值 WriteDat(0x8c,(15/10)4)*10+(ReadValue&0x0F); /將讀出的BCD碼轉(zhuǎn)化成10進(jìn)制數(shù)據(jù) ReadValue = ReadDat(0x83); /從分寄存器讀 minute=(ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); /將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 ReadValue = ReadDat(0x85); /從分寄存器讀 hour=(ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); /將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 ReadValue = ReadDat(0x87); /從分寄存器讀 day=(Re

19、adValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); /將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 ReadValue = ReadDat(0x89); /從分寄存器讀 month=(ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); /將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 ReadValue = ReadDat(0x8d); /從分寄存器讀 year=(ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); /將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 /有爭(zhēng)議,不確定是否是&0x70 也許是0xf0 table20=0x30+hour/10; table21=0x30+hour%10; table22=:; table23=0x30+minute/10; table24=0x30+minute%10; table25=:; table26=0x30+second/10; table27=0x30+second%10; /*函數(shù)功能:時(shí)鐘顯示函數(shù)*/void Show_Data() uint i; Write_1602_Com(0x48|0x80); for(i=0;i8;i+) Write_1602_Data(table2i); delay1ms(); /*蜂鳴器*/void beep()/產(chǎn)生1KHZ頻率聲音的函數(shù) P36=0;delaynus

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