徐韬 徐晶

课题设计主要是利用单片机作为微处理器，以单片机为核心并与粉尘传感器以及其他电路相结合，进而实现相应的功能。以AT89S52单片机为核心，ADC0832模/数转换器、PM2.5粉尘传感器GP2Yl010AUOF和LCD1602显示屏等组成的粉尘浓度检测系?统。它的具体实现过程：首先，对当前的环境进行监测，这样就实现了PM2.5的采集；然后转换装置通过显示装置LCD液晶显示器，进行结果展示。通过这种方式，来达到对环境的检测监控作用。该系统的电路也比较简单，具有一定的使用价值。

1.系统总体设计方案

本装置设计系统是由控制模块、采集模块、显示模块、数模转换模块四大部分组成的，通过各个模块间的相互配合来实现系统所要实现的功能，达到预期所期待的效果。

2.系統硬件总体设计

本次设计系统主要通过PM2.5灰尘传感器对空气中的细小颗粒进行感应，并将感应结果进行模拟量与数字量之间的相互转换，最后在LCD液晶显示器上显示出检测的结果。

PM2.5灰尘传感器：此传感器能够实现对空气中的颗粒进行感应的效果，然后可以将感应到的信号传给A/D转换电路。

A/D转换电路：装换电路接收到传感器传来的信号之后，就可以进行模拟量与数字量之间的转化，转换完之后进行下一步。

按键电路：系统通过按键电路，在按键电路的作用下，对系统做出调整。

单片机最小系统：单片机最小系统是控制电路的核心，它能够很好的实现程序的输出、程序的控制以及通讯等一些功能，在设计中会得到很好的应用。

报警电路：当系统出现问题的时候，报警电路就会起到重要的作用，及时的报警，方便我们更快的采取相应的措施。

显示液晶：经过处理之后，所要得到的系统数据都要通过液晶显示器显示出来，同时便于我们观察数据。

供电电路：是起到对整个系统提供电源的作用，如果没有供电电路则整个系统都不能正常运行。

2.1单片机最小系统

单片机的最小系统是一个体积非常小，质量很轻的电脑设备，它具有控制电脑设备的核心作用，此小小的系统能够让单片机正常的运行，很好的发挥它所具有的作用，在整个系统中可以很好的实现它的价值。

2.2采集电路设计

本系统采集电路的设计是采用夏普GP2Yl010AUOF型号的传感器采集到空气中的细小的灰尘颗粒，然后采用PNP三极管驱动传感器上的LED端进行显示，所得到的结果再经过模数转换器转换之后传给单片机。GP2Yl010AUOF是一种利用光电的原理来测定空气的质量是否达标的一种传感器，其中发光二极管发射光线，然后再经过晶体管进行接收，从而引起了电压在数值上的变化。与此同时，传感器里的空气传导设备就会起到使空气流通的作用。

2.3液晶显示电路设计

单片机采集到模拟信号后，经过单片机运算处理，在液晶LCD1602上面显示出计算测量到的PM2.5浓度值。

2.4报警电路设计

报警电路采用蜂鸣器，三极管9012驱动，和单片机的P1.5相连接，当P1.5口为高电平，蜂鸣器不报警，当P1.5口为低电平，并且带有LED二极管发光，蜂鸣器报警。同时还可以手动通过按键来调节PM2.5的最高浓度值。

3.软件设计

软件功能的实现基本按照硬件功能的划分设计，主要功能分为：系统初始化时的应用模块，驱动时应用的传感器模块，模拟信号和数字信号相互转换的模块，PM2.5数值计算和显示数据等一些模块。软件部分设计好了之后，在系统上通过LCD1602液晶显示器显示出PM2.5的值。

3.1开发环境

Keil C软件是一个很强大，非常适用的仿真调试软件，此软件是在一个很大的集成开发环境下把c语言编译器、汇编的程序、调试器、还有连接器组建在一起，通过这些元件间的相互配合和联系，从而实现其应有的功能，在设计的过程中应用该软件也可以减少不必要的麻烦。

3.2主体程序设计

3.2.1主程序设计

主程序的基本流程为：首先要做的是对各元件进行初始化的操作，把应用的各个器件恢复到最原始的状态，只有都做到清零，然后才能开始进行接下来的操作。采集通过A/D数模转换器所输出的结果，在通过单片机准确无误的计算出空气PM2.5的浓度值。

3.2.2中断程序设计

本设计系统采用的定时器中断是为了能够做到驱动粉尘传感器的效果，定时器1中断设定工作在方式1，每次进入中断后需要不断地进行重新的赋值.

4.系统的调试

在设计的过程中，发现硬件设计或者是软件程序编写过程中的错误，需要不断完善的地方就是属于系统调试，并且对这些不足的地方及时加以修改和完善。

4.1硬件调试

通常在做硬件的调试时，给设备焊接时出现的问题是造成硬件设备的缺陷的主要原因，在焊接时一定要注意很多细小的问题，在焊接小的零件时要注重细节，如果因为一个零件的不小心连错了位置，那么将会造成整个系统的紊乱，而焊接问题的表现主要有以下几种：

（1）焊锡时出现连桥。什么是焊锡连桥，用比较通俗的话来说就是我们使用焊锡时如果焊接的位置不合适，所发生的短路的现象。

（2）冷焊。如果我们在焊锡的过程中，不能使焊锡充分地进行融化，那么就非常容易出现焊锡连接不紧密的现象，这样就会导致导电的作用不是很好，从而造成硬件调试不出来。

（3）焊锡时，在焊点表面有的时候也会形成十分尖锐的突起的小尖，这主要是因为在焊锡的时候，对焊工的操作掌握还是不够熟练所造成的结果。

（4）当焊锡如果使用过量时，则会导致焊点的焊锡都堆积在一起等问题；焊锡如果使用量过少，那么将出现不能完全包裹焊点的现象，这样量的或多或少都会给焊锡时带来不必要的麻烦，所以在焊锡时，对焊锡的用量适量最好。

4.2软件的调试

本系统的设计用的是C语言软件程序，并通过C语言对单片机进行操作的控制，在设计全部完成之后，要通过调试软件把编制的程序进行测试并对整个系统的设计进行调试，观察一下是否有不正常或者是错误的现象，调试是一个反复操作的过程，通过调试的过程能够发现编写的程序中存在的错误，并进行修改。

（作者单位：长春师范大学）