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基于51单片机的空气质量检测仪-改稿.pdf
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2022-07-02
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本文档主要介绍了一款基于STC89C52单片机的空气质量检测仪的设计,该仪器能够检测并显示环境中的PM2.5浓度,并具备报警功能。设计内容包括硬件和软件两大部分。 硬件设计方面,系统的核心是STC89C52单片机,这是一款广泛应用的8位微控制器,具有良好的性价比和足够的处理能力。使用PM2.5检测传感器模块来采集空气中的微粒数据,这类传感器通常采用光散射原理,能够精确测量PM2.5颗粒物的浓度。接着,LCD液晶显示模块用于实时展示检测到的数据,使得用户能够直观地了解当前空气质量状况。此外,还配置了按键控制模块,允许用户进行简单的交互操作,如查看历史数据或设置报警阈值。报警模块在PM2.5浓度超过预设阈值时启动,提醒用户注意空气质量问题。硬件设计中,各个模块的电路被分解并独立设计,以便于调试和维护。 软件设计则采用C语言编写,C语言作为一种面向过程的语言,具有良好的硬件亲和性和可移植性,特别适合单片机编程。软件流程图是设计程序逻辑的基础,通过它来规划和组织代码结构,确保单片机能够正确处理传感器数据,驱动LCD显示,并控制报警模块的启停。在程序设计中,C语言的可读性和移植性使得代码更易于理解和维护。 整个设计的目标是创建一个操作简便、成本低廉且性能稳定的空气质量检测系统。该仪器适用于智能家居环境,能够在PM2.5浓度超标时及时发出警报,保障家庭成员的健康。通过这样的设计,不仅实现了基本的空气检测功能,还具备了一定的智能化特性,是现代生活中的实用工具。 关键词:单片机(MCU)、PM2.5传感器、报警器、LCD显示器。
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毕业设计用纸
摘要
随着电子信息的快速发展,越来越多的电子设备应用在我们生活中。本次设以 STC89C52 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。本次设计主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,软件设计主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,硬件设计主要是按照不同的模块进行,把整体的硬件分成模块电路设计。软件设计中使
用 C 语言作为单片机的开发语言,由于C 语言是偏向于底层硬件语言,其比汇编更加通俗易懂,比
高级语言更加适合对硬件的直接控制,而且具有很好的移植性。通过硬件和软件的设计系统可以实
现对空气质量 PM2.5 的检测和显示,当系统检测空气中PM2.5 的的浓度值高于正常标准时,报警模
块将发出报警,当空气 PM2.5 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单、
成本低、性能稳定、是只能家居的首选。
关键字:单片机;PM2.5 传感器;报警器;LCD 显示器;
共 28 页 第I页
毕业设计用纸
ABSTRACT
With the development of high and new technology, SCM has been used more and more in daily
electronic products. With the STC89C52 microcontroller as control core, through the use of PM2.5 sensor
module, LCD LCD module, key control module, alarm template, implementation of air quality detecting
system based on mcu. The design of the air quality detection instrument based on MCU is mainly divided
into the design of hardware circuit and software program of the preparation of the two part, the hardware
design according to the overall plan of system diagram design, the overall design of the hardware circuit is
divided into modules. In the software design uses the monolithic integrated circuit C language realization
system that that the entire procedure writes, uses the C language to carry on the programming to be possible
to make the program readability good, and the procedure is easy to transplant. Through the design of
hardware and software can achieve the measurement of air quality in PM2.5 and showed that when the
concentration of the detection system of PM2.5 in the air was higher than the normal standard, the alarm
module will give an alarm when the air PM2.5 concentration below the alarm threshold, the alarm stops.
The design of the air detector is simple, low cost, stable performance, is the only choice for home.
KEYWORDS: MCU; PM2.5 sensor; Alarm; LCD display;
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毕业设计用纸
目 录
摘要....................................................................................................................................I
ABSTRACT..................................................................................................................... II
目 录............................................................................................................................... III
第一章 绪论..................................................................................................................... 5
1.1 课题背景..................................................................................................................... 5
1.2 设计任务和基本要求................................................................................................. 5
第二章 整体方案设计..................................................................................................... 6
2.1 设计内容介绍............................................................................................................ 6
2.2 控制器选择................................................................................................................ 6
2.3 显示模块选择............................................................................................................. 6
2.4 系统整体方案设计..................................................................................................... 7
第三章 系统硬件设计..................................................................................................... 8
3.1 单片机电路设计......................................................................................................... 8
3.1.1 单片机的最小系统组成................................................................................... 8
3.1.2 单片机的时钟电路设计................................................................................... 9
3.1.3 单片机时钟复位电路设计............................................................................... 9
3.2 显示电路设计........................................................................................................... 10
3.3 PM2.5 传感器电路设计........................................................................................... 12
3.4 报警电路设计.......................................................................................................... 13
3.5 按键电路设计.......................................................................................................... 13
第四章 系统流程设计................................................................................................... 15
4.1 系统主流程设计...................................................................................................... 15
4.2 按键流程设计.......................................................................................................... 16
第五章 仿真与调试....................................................................................................... 18
5.1 硬件调试.................................................................................................................. 18
5.2 软件调试.................................................................................................................. 20
5.3 仿真........................................................................................................................... 21
共 28 页 第III页
毕业设计用纸
5.3.1仿真软件介绍 ............................................................................................... 21
5.3.2仿真结果 ....................................................................................................... 21
第六章 总结 .................................................................................................................. 23
参考文献 ........................................................................................................................ 24
附录 A 电路原理图.................................................................................................... 25
附录 B 程序.................................................................................................................. 26
附录 C 原件清单........................................................................................................... 28
致谢 ................................................................................................................................ 29
共 28 页 第IV页
毕业设计用纸
第一章 绪论
1.1 课题背景
现在,关于单片机的使用非常普遍。很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、统计和计算、数据输出等任务,
之后还可输出系统的控制信息。很多仪器仪表都使用单片机,它们被连接在不一样的传感器上,达
到一些测量目的,比如频率、速度、压力等等一些测量。另外,单片机还可以用在家庭设备上并且
很普遍,比如说,现在的物联网、智能家居中的一些设备,包括现在很多的儿玩家,很多都有单片
机的应用。在一些重要领域,单片机也有应用,比如,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,关于空气质量检测技术也越来越微型化、可视化而且智能化了。该研究的
主要想法为:下位机使用单片机,上位机使用PC 机,同时把单片机与 PC 机连接到一起,然后测量
空气质量情况。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,能够快速的检测到周围的环境质量显得
尤为重要,能够快速准确的检测到周围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 PM2.5 的测试仪越来越受到人们的重视。
1.2 设计任务和基本要求
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。
基本要求:设计出一款能够实时检测空气中PM2.5 情况的测试仪,同时当检测的PM2.5 值大于
阈值则启动报警,可以通过手动按键设置报警阈值大小,在设计过程中按照分模块的方法进行,在
每次焊接一个模块,则测试一个模块,最后进行系统测试。
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