基于STM32的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

如今的世界是一個現(xiàn)代化信息世界，隨著計算機科學和信息技術的普及和飛速發(fā)展，我們可以人為的利用信息科技的手段去針對環(huán)境進行高質量的環(huán)境檢測，這被認為是一個快速準確地反映當前的環(huán)境質量狀況的方法是最直接，有效的方法。追求室內環(huán)境之美是當代的人們對住房的普遍需求。為了滿足人們追求完美的室內環(huán)境之美，人們通過制造和使用大量的天然合成化學材料來建造和裝飾自己的房屋，這樣的設計可以說明我們可以極大地促進環(huán)境改善和充分保留了房屋的美觀性，但是也會給我們引起一個很重要的問題，就是室內會充分保留了有害的氣體，這樣會給人增加危險。由于室內外環(huán)境的變化和異常的氣候，灰塵在大氣層變得越來越容易受到嚴重的污染，經(jīng)常的還會引起呼吸系統(tǒng)的疾病，例如急性鼻炎。由此可知，我們身處的室內大氣環(huán)境中的有害氣體PM2.5濃度將一定會持續(xù)地得到自然界和人類的高度注視，因為它與我們的呼吸系統(tǒng)健康狀況息息相關。我們的本次實驗室設計最基本的需要為我們準備的是PM2.5zph01檢測溫濕度的傳感器，STM32f103c8t6單片機和1602液晶觸摸屏顯示器這三個是本次設計需要的元器件。單片機液晶顯示器室內環(huán)境technologytodesignsomeequfindoorenvironmentisthedemandofcontemporarypeople'shousing.Inordertopursuethebeautyofinbyusingalargenumberofsyntheticchemicalmaterials,whichcangreatlyimproveandretainthebeautyofthethattheindoorwillretainharmfulgases,whichwillinresultofenvironmentalchangesandabnormalclimate,suchasrhinitis.Fromthisweatmosphericenvironmentwillcontinuetobewatchedbyhumansbecauseitiscloselyrelatedtoourhealth.Ourdesignmostneedstoprepare目錄一、設計的背景目的及意義 1.1本次設計的背景 1.2設計的意義 1.3設計的目的 2二、硬件系統(tǒng)的設計 42.1整體設計的方向 42.2有關單片機的模塊 52.2.1STM32F103單片機系統(tǒng)模塊的作用 2.2.2供電部分 2.2.3時鐘電路 2.2.4中斷控制器 82.2.5復位電路 2.2.6晶振 92.2.7實驗設計的功率模式 2.3LCD1602液晶模塊 2.4按鍵電路的模塊 2.5報警電路的模塊 2.6ZPHO1灰塵傳感器的模塊 三、軟件系統(tǒng)的設計 3.1開發(fā)環(huán)境簡介 3.2整體軟件功能的主程序 3.3軟件按鍵模塊的設計流程 四、系統(tǒng)的調試、測試 參考文獻 致謝 1一、設計的背景目的及意義自1970年代中共中央開始深入開展全國環(huán)境保護工作以來，環(huán)境保護制度管理體系由下而上，從不嚴格到逐步嚴格，受中央命令嚴格控制該管理系統(tǒng)主要基于最初已經(jīng)形成的環(huán)境保護法律，行政和環(huán)境保護金融工具的綜合制定和使用以及環(huán)境保護法律制度，環(huán)境保護管理制度，生態(tài)保護經(jīng)濟制度等的制度管理體系?，F(xiàn)代的世界人類對于環(huán)境的認識和需求漸漸得到提高，他們時時刻刻都在關注著周圍的事物和環(huán)境，無論是在工作、家中還是在路上逛街。又隨著現(xiàn)代科學電子信息監(jiān)測技術的進步和飛速發(fā)展，對于能夠進行監(jiān)測周圍環(huán)境的監(jiān)測設備仍然處于快速發(fā)展的階段和趨勢中。而中國，一個屬于社會主義的國家，在這個推動著全世界的經(jīng)濟快速進步和發(fā)展的電子信息時代，我國仍然作為一個社會主義的國家，顯示它在現(xiàn)代科學電子信息監(jiān)測技術的重要作用和位置。所以近年來人們對于環(huán)境的監(jiān)測設備需求也在持續(xù)增加?，F(xiàn)代世界明確將環(huán)境劃分三個資源域，生態(tài)與環(huán)境之間的關系，將資源域環(huán)境的所有權，其中包括使用權和監(jiān)督權，如果我們把它定義成一個單獨的序列，又把環(huán)境保護和建筑保護定義成一個森林結構也是一個獨立的序列。當環(huán)境和環(huán)境監(jiān)管又作為一個獨立的序列，并實行所有污染監(jiān)管，我相信我們周圍的環(huán)境將會變成很美好、很友好。灰塵也是直接影響我們室內空氣質量的罪魁禍首之一。可吸入空氣中的顆粒物體是關于灰塵的一種科學正確叫法，它其實是一個顆粒直徑大約為10um的顆粒物體，對于我們人類的眼睛，呼吸道和我們的口鼻腔非常有害。因為它的粉塵可以直接黏著在他人的眼睛和呼吸道上，如果這個物體粉塵的濃度太過于高，可能會直接致使我們的呼吸管道堵塞，嚴重的話，可能會直接導致死亡或者窒息?？上攵車h(huán)境的美好對于它是多么重要。另外我們可知，煤礦在這種沒有通風的惡劣天氣條件下，煤塵的濃度通常可高達1000mg/m3。由于煤礦的粉塵在地下開采加工作業(yè)和煤炭的生產(chǎn)中會直接產(chǎn)生大量的粉塵，工人在這種惡劣環(huán)境下生活和工作時，會直接導致大量的灰塵從空氣中被吸入；如果煤礦里的地下灰塵在密封不透氣的從空氣中大量的進入人體呼吸系統(tǒng)，肺泡中則將可能會被大量的地下灰塵在空氣中沉積，這種情況可能會直接導致煤礦工人因長時間患有粉塵肺病或者罹患癌癥等呼吸系統(tǒng)疾病，嚴重威脅他們的健康。因此，對于煤礦地下粉塵工人進行實時的檢測和應急的處理，及時的了解地下煤礦工人的日常工作生活環(huán)境和安全情況是非常必要的，這樣我們可以時刻監(jiān)測和捕捉2工作環(huán)境中地下粉塵集中和變化的情況。為安全起見，對地下煤塵工人采取的應急處理措施就是去盡量減少并大幅降低其PM2.5的地下煤塵濃度。而且城市建筑中的建筑灰塵對環(huán)境中PM2.5的濃度影響更大。如果我們可以設計出一套施工現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，工人就可以高效而有力地監(jiān)督施工現(xiàn)場的噪聲和氣體污染問題，檢查站點，內置組合物聯(lián)網(wǎng)，無線通訊技術，無線傳感器，設計一套節(jié)能環(huán)保，性能穩(wěn)定施工現(xiàn)場簡單易操作，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具有實用細菌傳播載體其中的一類細菌載體是空氣中的灰塵和煙霧，他們如果一旦發(fā)現(xiàn)灰塵彌漫在室內空氣中，就可能會很容易向人體傳播各種細菌和疾病。當室內空氣質量中的粉塵PM2.5濃度已經(jīng)超出了人體正?？赡軌蚪邮艿姆蹓m濃度，極大的影響可能就會導致人的身體出現(xiàn)諸如咳嗽、鼻塞、胸悶等其他一系列疾病之類的癥狀。空氣中的灰塵將對我們的人類健康和其生產(chǎn)造成巨大的破壞。因此人們一直都在致力于找到一種改善我們的室內空氣質量的有效方法，像我們種植萬年青、綠蘿等綠色植物一樣來有效降低PM2.5的粉塵濃度。但是這個前提之一就是我們必須得及時的監(jiān)測出室內空氣中得粉塵的濃度。所以，時刻的想要監(jiān)測和觀察到室內空氣質量的變化得設備的維護是及其重要的。因此，監(jiān)測室內空氣質量的便攜式設備的設計是及其重要的。這樣不僅人們才能夠舒適健康地生活在這個美好的時代中，而且能時刻的監(jiān)測到空氣質量的變化，使得人們會更加關注和保護環(huán)境。1.2設計的意義空氣質量與健康息息相關。近年來，室外空氣質量的大幅下降使得人們更加清醒地意識到室內對空氣質量的實時監(jiān)測的意義和重要性。目前，市場上大多數(shù)室內空氣質量的監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品都采用的是單個或多個參數(shù)的指標，如空氣溫度，濕度，在一些實用性不高且參數(shù)測量結果不準等的缺陷。本文將有關于設計一個基于STM32的PM2.5監(jiān)控單片機系統(tǒng)的軟硬件設計與其實現(xiàn)，通過監(jiān)控系統(tǒng)集成多種粉塵傳感器，通過串口無線通信采集技術，直接向主機采集需要的粉塵外圍傳感器的數(shù)據(jù)，減少了外圍傳感器采集的電路，實現(xiàn)了對監(jiān)控主機需要采集的粉塵傳感器數(shù)據(jù)的實時處理和判斷。對于不同類型的監(jiān)控單片機只是需要改變其相應的地址。而且該軟硬件監(jiān)測系統(tǒng)的的優(yōu)點很多，能同時直接實現(xiàn)多個類型的空氣質量監(jiān)測指1.3設計的目的3空氣和廢氣的檢測報警系統(tǒng)，氣體的報警系統(tǒng)，灰塵和顆粒的檢測報警系統(tǒng)等環(huán)境監(jiān)測報警系統(tǒng)都已經(jīng)是環(huán)境檢測報警系統(tǒng)的主要應用類型。這款監(jiān)控系統(tǒng)設計主要指的是由三個組成部分監(jiān)控系統(tǒng)組成，主要要運用到的技術是嵌入式技術、傳感器采集技術，設計出了一款通過設計環(huán)境數(shù)據(jù)節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集節(jié)點、監(jiān)控終端和監(jiān)控服務器的環(huán)境系統(tǒng)。其中監(jiān)測終端有關環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取以及采集節(jié)點與設計監(jiān)控數(shù)據(jù)終端之間的有關數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)牟糠侄际峭ㄟ^先進的無線網(wǎng)絡和通信技術實現(xiàn)的，并且通過4g的網(wǎng)絡甚至可說是現(xiàn)階段已經(jīng)被自主開發(fā)了出來的5g網(wǎng)絡技術在設計環(huán)境監(jiān)控的終端與設計環(huán)境數(shù)據(jù)節(jié)點進行監(jiān)控的服務器之間已經(jīng)建立了無線數(shù)據(jù)的連接。該數(shù)據(jù)監(jiān)控服務器系統(tǒng)可以很方便的實現(xiàn)對整個施工現(xiàn)場的環(huán)境圖像和參數(shù)的獲取能夠進行實時采集和遠程報警，具備的穩(wěn)定的性能，可以很方便的進行遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的傳輸。該監(jiān)控系統(tǒng)的設計比較合理，設備簡單，實用性強。42.1整體設計的方向基于單片機STM32的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)主要由五個基本的部分設計組成，它們五個組成部分為：基于單片機的控制部分的電路，警報部分的電路，按鈕信號處理的部分，液晶顯示屏部分和基于PM2.5檢測信號處理部分的電路。此監(jiān)控系統(tǒng)主要的目的是用于測試便攜式的空氣凈化器中的PM2.5的灰塵顆粒濃度，是一個便攜式的單片機大氣環(huán)境顆粒濃度數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)至其規(guī)劃的檢測區(qū)域內所采集的大氣環(huán)境顆粒濃度數(shù)據(jù)的設計。此系統(tǒng)的設計也可以簡稱為PM2.5檢測，是一個以基于單片機的STM32為設計基礎的微控制器對單片機內灰塵顆粒的濃度進行檢測。其中在這個系統(tǒng)的設計中特別添加了大氣數(shù)據(jù)溢出顆粒濃度警報的功能，是為了使用戶能夠在單片機lcd上實時顯示已經(jīng)微控制器檢測分析出來的PM2.5的灰塵顆粒數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)設計中關于硬件的部分比較簡單，容易于理解。整個系統(tǒng)的硬件框架結構框圖如圖所示。如圖片中所顯示，工作頻率一般為72赫茲，該單片機系統(tǒng)的整個單片機工作頻率一般為72赫茲，工作處理流程由一個arm微處理器系統(tǒng)進行控制，它可以說是最重要也是最具有核心的單片機工作處理部件。其單片機工作處理流程分為兩個步驟：當一個STM32f103c8單片機處理器開始發(fā)出信號，采樣處理模塊開始進行采集數(shù)據(jù)，由所進行采集得到的處理器對數(shù)據(jù)進行了整合和處理后，再通過一塊液晶的顯示屏對數(shù)據(jù)進行了顯示，當處理器采樣的數(shù)據(jù)已經(jīng)超出一臺機開始所進行測試的標準值后，蜂鳴報警器系統(tǒng)會自動發(fā)出報警的信號。5粉塵檢測傳感器接觸電源液晶顯示報警電路2.2有關單片機的模塊單片機廣泛應用在家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)設備自動化、自動控制、通學生很多都會接觸到"單片機原理及應用"這門課程，不出意外，作為一名電子的基礎理論學習，使得學生進一步掌握單片機程序系統(tǒng)設計的基本方法和應用技課的基礎理論學習和實際從事能力為自動化應用系統(tǒng)及電氣控制相關技術領域的單片機的單片機的譯碼分析原理其實也就是當該指令在單片機正常工作時，實單片機的取指令就是根據(jù)單片機的程序執(zhí)行計數(shù)器指令PC(也意即單片機控制programcounter)其中的一個值從單片機程序的存儲器接口中讀出當前程序要求單片譯碼分析指令，顧名思義就是把單片機的程序執(zhí)行計數(shù)器指令操作碼進行編譯6性質對操作數(shù)進行一種操作[2]。單片機在同一時間對不同指令進行不同操作，實現(xiàn)并行處理，這就是他的工作原理。如果把智能單片機具體的作用比喻為某一個小的東西，例如把它具體化為一個我們常用的家庭電腦。它內部像家庭電腦一樣是把CPU作為單片機最核心的部分，相當于人類的大腦和心臟。我們家庭常見的冰箱，洗衣機，空調里面都有單片機。它像人的大腦起著決策、運算、控制的作用。它的主要用途有：智能手機的一個內核，用來自動收接手機短信，管理手機用戶的視頻圖片、文本等，還比如可以用手機上網(wǎng)等，負責與電信運營商的虛擬主機用戶交換信息。智能單片機是煤氣表的工作核心，可以說是采用美國的一家德州儀器公司生產(chǎn)的智能單片機，功耗極低，耗電在幾微安，可以廣泛應用在石油化工煤氣等各種防爆技術等級高的防爆場合。美國的微星電子公司自主生產(chǎn)的pic系列單片機功耗也低，是16位的，采用的都是精簡指令，使用方便[3]。這樣可以作為車床流量傳感器等計量控制控制設備的零部件和核心計量運算系統(tǒng)的元器件。應用在國內的數(shù)控車床單片機做為流量計量控制車床的核心設備使用，可以很方便地接受各種圖形控制指令，自動控制和完成對車床工件的自動加工控制工作?？傊?，單片機的一些特點用途很多，我們看見的只是單片機冰山的一角。從上面我們可以更進一步概括的講：一塊芯片成就一部計算機。它的價格便宜實惠、體積較小不占用空間、質量較輕便于攜帶，可以為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。此設計用到的是STM32F103C8單片機，STM32F103C8單片機具備以下特點：擁有一流的處理器和外設：1μs雙12uadc,雙14兆位/秒的uart,18兆位/秒的uaspi等。,無論是在功耗還是系統(tǒng)集成方面也都有很好的技術性能，當然，低功耗的msp430系列單片機還不到一些，但這可能不會直接影響單片機工程師對它的普及和重視程度，因為它的硬件和軟件結構簡單，操作工具簡單易用，加上它在單片機行業(yè)中強大的處理功能。(2)STM32F103C8單片上電機專用微控制器：這是一款被大眾所熟知的智能嵌入式高速低性能數(shù)控單片上電機專用微控制器，也是一款廣泛適用于各種集成電路的智能嵌入式-片機微控制器，工作頻率寬度范圍主要為72mhz,總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，輸入/控制輸出電路數(shù)據(jù)的總線寬度為37,程序文件存儲器的寬度類型主要指的是64Kflash,程序文件存儲器數(shù)據(jù)容量的寬度類型主要是64KB(64KX8),其中的coram程序存儲器數(shù)據(jù)容量的寬度類型主要為20KX8,它的輸出電壓-進入輸出數(shù)據(jù)電源的寬度范圍主要在2v左右到3.6v之間。(3)STM32F103C8單片機專為滿足用戶要求可以實現(xiàn)各種價格便宜實惠、體7積較小不占用空間、質量較輕便于攜帶的智能嵌入式應用管理程序而重新設計。單片機的應用程序數(shù)據(jù)存儲器的工作容量一般范圍是64Kb,需要的工作電壓2v~3.6v,工作電壓環(huán)境下的溫度控制范圍一般為-40℃~85℃。(4)STM32F103C8單片機的內置高速存儲器(最大128KB閃存和20KBSRAM),所有型號都可以有2個12位ADC、3個標準通用16位定時器和1個PWM定時器，以及標準和擴展通信接口，但其接口范圍最多可達2個I2C接口和SPISART接口以及3個新的USART接口。一個USBNRT接口和一個CAN接口[4]。其更是具備著豐富的的I/O端口和一個連接可以達到兩條APB總線的外圍設備。(5)STM32F103單片機大部分系列下的微控制器產(chǎn)品大部分都需要具備節(jié)能省電的模式才足以保證低功耗廣泛應用的性能要求。主要滿足供電電壓的條件是不需要低于2.0v但最好不需要超過3.6v;STM32F103單片機的大部分系列的微控制器產(chǎn)品都提供了一種不止是只有從36腳開始的還有100腳的6種不同器件封裝的同的產(chǎn)品在封裝的形式還有各種器件封裝中的外設和配置不盡相同。(6)STM32F103單片機的應用工業(yè)編程控制器件技術可以應用在掃描儀等等還有應用電機器件驅動和開關應用的可編程軟件控制以及醫(yī)療和手持式應用電子設備的ppc以及游戲外設和軟件gps應用平臺等。單片機的電路圖如下圖所示：主要顯示的是STM32F103單片機的最小模塊，該設計的大致方向可以從這個從這個模塊看PBS/JTDOSTM32F103C8T6最小系統(tǒng)模項PA3/AN3/RX2/12C43V3.8我們首先來看供電范圍要求的部分，單片機接入供電時有一定范圍的，常用+3.3V和+5V的電源給單片機供電。以3.3vSTM32f103單片機處理器為一個例子，如圖，從這個圖片上可以來看，我們其實可以比較清楚的從單片機了解到這顆單片機接入供電的范圍應該是3.3V-5V,此單片機處理器接入的輸出電源為3.3V,目的主要是為了保證輸入電容能夠起到一個穩(wěn)壓濾波的頻率和作用。但是如果單片機輸入的電壓范圍不在這個電壓范圍呢，比如說輸入電壓是+12V,那這個的時候就不能直接的給這顆單片機處理器供電了，它可以接入一個+3.3-3.0v的穩(wěn)壓電路，但是無論如何這個單片機的輸出電壓為3.3V。這樣我們就完全可以讓單片機穩(wěn)定為這顆單片機處理器提供一個3.3v的輸入電源了。另外，我們在做實驗時要一定程度上需要特別注意和避免把電源的正負極接反。如果我們需要準確地知道一種類型的芯片插座使用的是電源和電壓，通常我們可以查官方給出的芯片手冊。晶振的組成和功能是為系統(tǒng)提供最基本的電容和時鐘控制信號，從而使系統(tǒng)的功耗最小化。電容的組成和作用主要是為了保證晶振電路輸出的信號震蕩和頻率更加穩(wěn)定。該設計的時鐘電路的最高的晶體振動頻率應該是72赫茲，正常工作，使高達72,000,000振蕩每秒!實際上，時鐘電路的最高晶振頻率并非必須是72赫茲，也許我們可以認為是其他的?？梢灾廊魏蔚臅r鐘每產(chǎn)生一次時鐘信號振蕩的頻率和時間，叫做一個時鐘振蕩周期。但是和我們的現(xiàn)代STM32F103單片式計算機比起來，實在可以說是小巫見大巫。STM32F103單片機至少可以在一個很短的機器生命周期里至少進行單個加法的運算。我相信大家一定都會為自己競然能夠有人用上這么高科技的東西而竊喜。,為現(xiàn)世界竟然能夠有人用上這么高科技的東西而自豪。根據(jù)我們提供的詳細資料以及圖片信息顯示這是STM32F103單片機的主要產(chǎn)品中斷處理器系統(tǒng)內置了一個完全嵌套的高級向量式遠程中斷優(yōu)先級管理控制器，它使其能大量地精確處理所有多達43個同時可完全不被屏蔽的向量中斷優(yōu)先級控制通道(不僅僅是它包括16個用于CortexTM-M3的中繼診斷線)和16個新的中斷優(yōu)9復位電路往深一點說就是復位自動重啟關機電路，顧名思義，就是通過復位重自動啟動高電平關機復位引腳，當一個高電平復位單片機自動運行恢復后回到正常運行工作的關機狀態(tài)，其中的低電平關機復位引腳也就是說它處于一個高電平的關復位兼容電路，主要的工作原理就是由復位電阻和旁路復位控制電容兩個小部容電路，也就是用于單片機的電阻復位兼容電路，。這種自動復位控制電路的主要功能作用，就是在剛電機開始運行通電的這個時候就會給一個位于單片發(fā)電機的微控制器信號發(fā)出一個特定的復位信號，告訴我們這個單片發(fā)電機現(xiàn)在已經(jīng)完全可以正常的運行開始通電執(zhí)行這些工作了。于是我們這臺單片機就從初始處于工作終止狀態(tài)的整個程序運行開始，不厭其煩的對整個程序執(zhí)行特定的操作程序，直到我們單片機出現(xiàn)斷電，或者是程序出現(xiàn)特殊的故障情況時才導致我們單片控主機整個程序的工作終止。一般的正常情況下，單片機正常的執(zhí)行工作時間都是不會的應該也會出現(xiàn)一個單片機在一個程序執(zhí)行工作結束后自動終止的這種異常情況的。系統(tǒng)后備域復位、電源復位和系統(tǒng)后備域電路的復位主要是STM32f103單片機考慮了復位外部電路的三種基本情況，采用了電源后備域復位的工作方式，當電源rst引腳被電源拉低產(chǎn)生外部電路復位時，產(chǎn)生了復位電路的脈沖，從而有效地使得按照復位電路設計的要求文件中給出的參考值來計算即可，如果對這種模擬復位電路工作原理有一定的了解，也許用戶可以自己計算和確定它的值。但一般我們做單片機實驗時，我們會發(fā)現(xiàn)單片機不需要連接晶振兩個復位的電路，如果我們將晶振上的兩個復位電容完全省去，實驗設計一般也能正常工作。但是為了我們自身和整個實驗的工作安全性，我們最好在有設備和條件的情況下還是首先應該把這些都完全連接上。我們都相信一個做實驗的人對于學習的積極性和態(tài)度越嚴謹，實驗的工作成功率將一定會越高，從而也能夠促使我們把實驗的工作做單片機晶振的功能和作用主要是它可以為單片機系統(tǒng)提供基本頻率和時鐘信號。一般單片機系統(tǒng)共用一個晶體振蕩器，便于保持晶體振蕩器各部分之間的基本同步。一些基頻射頻通信單片機系統(tǒng)在基頻和射頻系統(tǒng)中采用不同的晶體振蕩器，利用電子信號調節(jié)晶體振蕩器頻率的時鐘信號方法可以保持時間同步[6]。晶振在單頻諧振工作狀態(tài)下的條件下，利用相互作用轉化的惰性晶體進行晶體振動，以提供穩(wěn)定性。精確的單頻諧波振蕩。單片機的晶振干擾問題這也是一種常見的單頻諧波振蕩干擾現(xiàn)象晶振通常與兩個鎖相環(huán)時鐘控制電路直接串聯(lián)配合在一起進行使用，以同時實現(xiàn)提供整個電子系統(tǒng)所有必需的兩個鎖相環(huán)控制時鐘的低信號和高頻率。如果不同的晶振子系統(tǒng)同時需要不同頻率時鐘晶振信號控制頻率的多個鎖相環(huán)晶振時鐘控制信號，可以用與同一個晶振信號控制電路芯片相連的不同時鐘頻率下的鎖相環(huán)晶振控制電路芯片來對其進行時鐘信號頻率提供。在整個實驗中我們發(fā)現(xiàn)STM32F103xC、STM32F103xD和增型STM32F103xE這三個低功耗的單片機工作模式，它們分別屬于增量產(chǎn)品支持下的與單片機相關的三種低功耗工作模式。它們可以在增量產(chǎn)品的耗、短啟動時間和各種喚醒事件。設計的主要特點之一是使用睡眠狀態(tài)喚醒控制模式：如果發(fā)現(xiàn)當一個虛擬實驗在其中使用在睡眠狀態(tài)喚醒控制模式下，只有當整個CPU自動停止正常工作時，所有外圍設備才能處于正常的中斷工作睡眠狀態(tài)，任何中斷工作事件都可以隨時間停止，實驗管理系統(tǒng)此時才能自動停止喚醒整個CPU。設計的產(chǎn)品停機喚醒模式：當一個微控制實驗設計的產(chǎn)品是可以完全保持系統(tǒng)的SRAM和HSD寄存器里面的所有內容不會自動丟失的，這個產(chǎn)品和相關的設計在系統(tǒng)處于停機模式的這種情況下，就是可以完全達到最低的系統(tǒng)電能利用率和消耗。當微控制系統(tǒng)的調壓器處于自動停機的模式時，必需要自動停止所有微控制器件里面1.8V部分的微控制器供電，PLL、HSI的晶體振蕩器和USB的HSE晶體振要求的第一個條件必須是內部的電壓和調壓器得自動關閉并且所有內部1.8v的供電電壓得被自動切斷；第二個的條件是內部的pll、hsi的rc晶體振蕩器和外部的hse晶體振蕩器也必須得按照要求被自動關閉；然后當一個系統(tǒng)被要求進入待機模式得的時候，SRAM和備份寄存器中的所有相關信號和內容可能會自動消失，但備份寄存器中的所有相關信號和內容仍可能保留，待機的電路仍然會保證系統(tǒng)處于正常工作的待機狀態(tài)。2.3LCD1602液晶的模塊在單片機上，液晶屏的控制器主要是有兩個用做控制單片機和液晶屏的控制接口，第一個的用處主要是不斷地把計算機上顯存的數(shù)據(jù)刷新到計算機的液晶屏上，我們我們在日常生活中很熟悉這種液晶顯示器，因為它已經(jīng)存在于許多日常電就已經(jīng)有了ICD存在的原因和理由，有電的那個地方就有可能放入更多的ICD。液晶屏的頂部顯示溫度輸出有一部分主要用途是拿來用于分別顯示計算溫度與測量溫度的上下兩個測量限度。我們的這種單片式微機組在實驗設計中主要的所采用的設計方法一般就是把一個內部有一塊液晶屏的圖形顯示器器件當作一個進入輸出的控制器件。在我們的各種單片式電機系統(tǒng)中主要應用一個液晶屏的電子顯示顯示信號的質量比較高：畫質好的液晶電子顯示器的主要特點是當每一個顯示節(jié)點在屏幕上接收到顯示信號后，將保持恒定的顏色和發(fā)光亮度，保持恒定的顏色和發(fā)光而不閃爍。然而，其他的CRT液晶電子顯示器(CRT)需要不斷的刷新才能感受到恒定的顏色和亮度。液晶電子顯示器同樣具有畫質高且一定不會出現(xiàn)閃爍的優(yōu)液晶分子顯示器的重量輕：傳統(tǒng)的液晶分子顯示器的功能和特點主要是液晶顯示屏上的液晶電極顯示的工作目的主要是由液晶屏上的分子來顯示和控制的，然而示器重量輕：液晶顯示器的特點是顯示屏上的電極顯示的目的是由液晶分子來控制極是幾種傳統(tǒng)尺寸液晶電視顯示器主要的電源消耗也是電源和驅動功耗的主要來1602字符型帶背光液晶觸摸屏顯示器主要有使用帶背光和不使用帶背光兩種的情況，它們兩種的主要區(qū)別之一就是不帶背光比使用帶背光的要薄，然而它們兩種情況是否使用帶背光在系統(tǒng)的實際應用中并無任何的差別，帶背光和不使用帶背光2.4按鍵電路的模塊在單片在一般的單片機系統(tǒng)里，按鍵控制電路是常見的一個輸入控制設備，對內部應該有兩個觸點。將按鍵電路中的一條線路進行截斷，然后將兩個斷線分別的連接到按鍵的兩個觸點上。這樣當使用者按下了按鍵或者是按下了按鍵或者是不機按鍵的設計和構造或許在設計上會與單片機有所的不同，但工作原理仍然是一樣對于我們當前的單片機實驗設計，它的三個按鍵信號處理電路的設計相比其他源接地端。它的按鍵電路工作原理流程其實就是當我們在第一個按鍵處理電路的按端相連接，這樣就會出現(xiàn)強制的拉低電平。如果我們想要準確的知道第一個按鍵的設置是否正確需要按下，直接通過檢測我們聲光聲光報警器的其工作原理主要就是由聲光感應器根據(jù)外界條件和聲光的變器件包括有聲光感應器，二極管，蜂鳴器警報和電源。當我們感到外部條件的變化高于我們設定的標準時，報警應自動發(fā)出聲光報警。該設計相關部分的電路圖如下所示：2.6ZPH01灰塵傳感器的模塊傳感器也就是我們的生活中常見的一種，傳感器對我們日常生活的質量影響也是非常大的，尤其是現(xiàn)在的灰塵探測傳感器真的是非常實用的，灰塵探測傳感器也就是目前廣泛用于的探測煙草和灰塵的一種傳感器工具，它是可以讓消費者提前的感知到什么是煙草和什么花粉的，并且傳感器還可以用來探測非常小的顆?；覊m。宜，所以越來越多的企業(yè)和消費者越來越喜歡探測灰塵的傳感器。灰塵灰塵傳感器的應用工作原理：灰塵傳感器工作原理是一種用于實時感知空氣中灰塵的一種日常用機械，它可以實時感小塵粒的數(shù)量和工作范圍超過0.3μm,包括煙草和塵埃、花粉、房子和塵埃。該原理主要研究的是微粒和灰塵等分子在光的直接照射下之間會相互產(chǎn)生光的散射吸收現(xiàn)象。本次檢測單元設計過程中采用的這種檢測傳感器其實就是充分的采用PM2.5檢測的機理。PM2.5檢測的機理其實簡單說就是對粉塵的檢測或者說就是對灰塵的檢測、顆粒物的檢測。此次單元設計中所用到的傳感器中采用PM2.5檢測的單元主要機理是充分的運用了一種采用粉塵粒子自動計數(shù)的原理，可以很準確的檢測人體內和周圍環(huán)境的各種粉塵顆粒物的大小和濃度，主要機理是檢測的對象是人體內直徑小于10微米的人體粉塵。因為這種細小的粉塵顆粒物能夠通過人體肺泡直接的進入到整個人體內，這樣會直接導致整個人體的肺部和呼吸道受到感染，嚴重的話還可能會直接導致人體肺部的疾病。此次檢測單元設計用到的傳感器ZPH01灰塵顆粒物傳感器主要具備極高的檢測靈敏度、優(yōu)異的長期溫度穩(wěn)定性，出廠校準溫度校準，內置加熱器，可實現(xiàn)人體空氣的自動輸送和吸入。本產(chǎn)品具有外形緊湊、重量輕、安裝方便、使用維護方便等優(yōu)點。這種方式ZPH01灰塵空氣質量危害傳感器的一種主要用途也就是廣泛應用在工業(yè)進行室內環(huán)境空氣質量危害監(jiān)控的檢測設備、空氣質量污染物清新機、煙霧氣體危害監(jiān)測報警器等。這個基本定義主要是基于ZPH01灰塵質量傳感器連接管腳的基本定義表2表2控制腳(詳見說明)輸出腳OUT2/RXD/PM2.5電源正(VCC)輸出腳OUT1/TXD電源地LGND)三、軟件系統(tǒng)的設計3.1開發(fā)環(huán)境簡介：Keiluvision5一般是STM32單片機軟件的開發(fā)平臺為，如果我們需要下載相關的軟件，則需要下載名為STC_ISP的軟件。美國Keil軟件公司自主開發(fā)了一個基于KeilC的系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼容單片機C語言的通用軟件開發(fā)。與其它匯編語言相比，與單片機C語言兼容的基于KeilC的系統(tǒng)具有明顯的兼容性和在結構、功能、可維護性、可讀性等方面的優(yōu)勢。這是單片機的C語言基于凱爾C.C語言軟件開發(fā)的單片機系統(tǒng)，必須有一個完整的軟件開發(fā)方案，包括連接器、宏匯編、C語言編譯器，圖書館管理和一個功能強大的單片機仿真系統(tǒng)和調試器，如果我們想要將這些組成部分很好地組合在一起則需要一個完整的集成軟件開發(fā)的環(huán)境。當我們想要很好地運行和完成keil這種集成單片機常理系統(tǒng)的軟件來運行和完成。STCISP是一款基于單片機的下載程序文件刻錄和管理軟件。它是為流行的STC-I系列單片機開發(fā)設計的?？赏瑫r下載STC89系列、12c2052系列、12c5410系列等多臺STC單片機。它使用方便，得到了3.2整體軟件功能的主程序本電路所設計蜂鳴器聲光報警的工作電路主要設計有一個LED綠燈自動點亮的紅警示燈和一個蜂鳴器聲光報警，當該聲光報警電路的開關自動閉合時，該報警電路的蜂鳴器開始正常工作，如果一個空氣系統(tǒng)中的PM2.5的蜂鳴器閾值低于已經(jīng)設定的蜂鳴器閾值時，則空氣中的LED報警綠燈將在關閉時會自動點亮，可以由此得出蜂鳴器在當前狀況器閾值時，則空氣中的LED紅警示燈燈將會自動點亮，并且蜂鳴器將在關閉時會自動發(fā)出“嗶嗶嗶”的電路報警聲音。函數(shù)韌始化十下YtY事光報警，紅色結束綠色E點亮對于這個設計的按鍵部分，總共有三個按鍵。第一個鍵用來設置PM2.5的值。當檢測到鍵1時，LCD數(shù)據(jù)將會閃爍，然后檢測到鍵2和鍵3。按鍵2是提高閾值，按鍵3是降低閾值。這是該設計在執(zhí)行按開始居香有按蝕按下y按越拔下y按鍵3按下技鍵2按下按鍵3按下閥伯減小網(wǎng)伯增加閥伯減小這是該設計的實物的按鍵位置，從左往右分別是按鍵1,案件2和該單片機系統(tǒng)經(jīng)過多次的改進，參考了現(xiàn)在實際焊接電路機中比較通用的技術和做法，在掌握了現(xiàn)有單片機技術的基礎和狀態(tài)下各項性能指標已經(jīng)基本達到了技術的要求，但由于自身的水平有限，在焊接電路的操作過程中還是可能會遇到很多的問題。在開始做這個專業(yè)的實驗項目時，我的設計思路不是很清晰，經(jīng)過張老師的幫助和指導，我的設計思路逐漸變得更加明晰。在整個單片機系統(tǒng)開發(fā)和設計的實際操作過程中張老師給了我很大的支持和幫助，在我開始做實驗項目期間時，焊接單片機電路的過程中也出現(xiàn)了虛焊等的問題。另外，在焊接電路方面，我認為我們應該能夠進一步調試其準確性和電路靈敏度。通過這次畢業(yè)設計，我進一步熟悉了STM32單片機系統(tǒng)設計的原理和實際應用。此次設計的產(chǎn)品均為實物圖片，主要展示有單片機STM32F103C8T6,PM2.5ZPH01檢測傳感器和1602液晶顯示器等電子元器件。當在電源接口接上5V的電壓時，并且不接入PM2.5ZPH01檢測傳感器，則在液晶顯示屏PM2.5的值為0,PMH是自己設定的閾值，當前我們設定為0。當該檢測設計傳感器接入室內接入PM2.5ZPH01檢測空氣濃度傳感器，則我們可以直接檢測出當前室內的空氣濃度PM2.值為2.0ug/m3,且把當前室內PM_H自己傳感器設定的空氣閾值濃度設為13.7ug/m3,則當前室內空氣傳感器中的PM2.濃度閾值小于自己傳感器設定的空氣濃度閾值，可以很清楚地看出左邊的LED指示燈紅色的蜂鳴警示燈不亮，右邊的LED指示燈綠色的蜂鳴指示燈會自動點亮，蜂鳴報警器也不會發(fā)出聲音。當該傳感器設計接入室外接入過去PM2.5ZPH01檢測室外傳感器，且接入過去室外傳感器檢測出當前的PM2.5濃度值為34.4ug/m3,且把當前的PMH自己傳感器設定的檢測閾值設為13.7ug/m3,則當前室外接入空氣凈化器中的當前PM2.5濃度值會大于自己傳感器設定的檢測閾值，可以從下圖中看出左邊的LED指示燈紅色的蜂鳴警示燈亮，右邊的LED指示燈綠色的蜂鳴指示燈不會亮，蜂鳴報警器發(fā)參考文獻[2]趙妍妮.I2C總線的單片機C語言實現(xiàn)及應用[J].微機發(fā)展，2001,12(4):172-174.[4]湯競南，沈國琴.51單片機C語言開發(fā)與實例[M].北京：人民郵電出版社，2008:1-4,89-95.[5]劉樹中，孫書膺，王春平.單片機和液晶顯示驅動器串行接口的實現(xiàn)[J].微計算機信息，[6]鄭學堅.微型計算機原理及應用[M].清華大學出版社，2006年.[9]劉德生.環(huán)境監(jiān)測.化學工業(yè)出版社，2001:04-0[10]張林生.環(huán)境工程專業(yè)設計畢業(yè)指南.中國水利水電出版社，2002:08-01.致謝寫在最后，論文即將完成，也意味著我的大學生活即將結束。在此，我感慨我這四年里最年少，最囂張，最坦誠，最明亮的年華歲月都如流水，淙淙而過，再也遠的凝固，再也不隨著歲月的流逝而消失。雨天給我撐傘，為我遮風擋雨的人，也會記得一個人的孤單與無助。我會牢記所有大學美好的事情，也不會忘記黑夜里獨自撐過來的時光。在這里，我要感謝我的導師張勝田老師，關心學生，認真負責，在我嘮叨一個又一個的瑣碎問題都能夠不厭步完成，也要感謝我的同學朋友在我遇到問題挫折鼓勵我繼續(xù)下去，從寫這篇論文我得到了很多啟發(fā)，在未來工作上也能夠給予我支持；同時也感謝網(wǎng)絡上的陌生網(wǎng)友為我解答疑難；也感謝我的家人、朋友，不論在精神上還是物質上，有了他們的最后，再一次跟張勝田老師，表示深深地感謝!附錄整個設計的原理圖累出累出神5V電源已年4NN按鍵t源程序#defineuintunsignedintucharcoderev[]={0xf9,0xf3,0xf6//定義K1開關};//2相勵磁正轉表voiddelay(uintx)//延時函數(shù)//i=x即延時約x毫秒/********以下是步進電機正轉函數(shù)********/voidsetp_motor_ffw(ucharn){{P1=ffw[j];//取正轉數(shù)據(jù)delay(250);//轉一個角度停留的時間，可調節(jié)轉速/********以下是步進電機反轉函數(shù)********/voidsetp_motor_rev(ucharn)//轉n圈{P1=rev[j];//取反轉數(shù)據(jù)delay(250);//轉一個角度停留的時間，可調節(jié)轉速/*主程序*/{//電機轉m圈//K1送入高電平setp_motor_ffw(3);//調用電機正轉函數(shù){//K1送入低電平//調用電機反轉函數(shù)電腦快捷知識大全編輯本段一、常見用法F1顯示當前程序或者windows的幫助內容。F2當你選中一個文件的話，這意味著“重命名”F3當你在桌面上的時候是打開“查找：所有文件”對話框F10或ALT激活當前程序的菜單欄DELETE刪除被選擇的選擇項目，如果是文件，將被放入回收站是放入回收站刪除被選擇的選擇項目，如果是文件，將被直接刪除而不CTRL+N新建一個新的文件CTRL+0打開“打開文件”對話框復制被選擇的項目到剪貼板粘貼剪貼板中的內容到當前位置撤銷上一步的操作重做上一步被撤銷的操作Windows鍵+SHIFT+M重新將恢復上一項操作前窗口的大小和位置Windows鍵+E打開資源管理器Windows鍵+F打開“查找：所有文件”對話框Windows鍵+R打開“運行”對話框Windows鍵+CTRL+F打開“查找：計算機”對話框SHIFT+F10或鼠標右擊打開當前活動項目的快捷菜單SHIFT在放入CD的時候按下不放，可以跳過自動播放CD。在打開word的時候按下不放，可以跳過自啟動的宏打開程序最左上角的菜單窗口在窗口和全屏幕狀態(tài)間切換PRINTSCREEN將當前屏幕以圖象方式拷貝到剪貼板將當前活動程序窗口以圖象方式拷貝到剪貼板CTRL+F4關閉當前應用程序中的當前文本(如word中)CTRL+F6切換到當前應用程序中的下一個文本(加shift可以跳到前一個窗口)顯示前一頁(前進鍵)顯示后一頁(后退鍵)在頁面上的各框架中切換(加shift反向)F5刷新目的快捷鍵激活程序中的菜單欄F10執(zhí)行菜單上相應的命令ALT+菜單上帶下劃線的字母關閉多文檔界面程序中的當關閉當前窗口或退出程序ALT+F4顯示所選對話框項目的幫助F1顯示當前窗口的系統(tǒng)菜單ALT+空格鍵顯示所選項目的快捷菜單SHIFT+F10顯示多文檔界面程序的系統(tǒng)切換到上次使用的窗口或者編輯本段二、使用“Windows資源管理器”的快捷鍵目的快捷鍵如果當前選擇展開了，要折疊或者選擇父文件夾左箭頭折疊所選的文件夾NUMLOCK+負號(-)如果當前選擇折疊了，要展開或者選擇第一個子文件夾右箭頭在左右窗格間切換F6編輯本段可以使用Microsoft自然鍵盤或含有Windows徽標鍵的其他任何兼容鍵盤的以下快目的快捷鍵撤消最小化所有窗口SHIFT+WINDOWS+M編輯本段四、“我的電腦”和“資源管理器”的快捷鍵目的快捷鍵關閉所選文件夾及其所有父文件夾按住SHIFT鍵再單擊“關閉按鈕(僅適用于“我的電腦”)編輯本段五、使用對話框中的快捷鍵目的快捷鍵取消當前任務ESC如果當前控件是個按鈕，要單擊該按鈕或者如果當前控件是個復選框，要選擇或清除該復選框或者如果當前控件是個選項按鈕，要單擊該選項空格鍵單擊相應的命令ALT+帶下劃線的字母在選項上向后移動SHIFT+TAB在選項卡上向后移動CTRL+SHIFT+TAB如果在“另存為”或“打開”對話框中選擇了某文件夾，在“另存為”或“打開”對話框中打開“保存到”或“查閱”F4刷新“另存為”或“打開”編輯本段六、桌面、我的電腦和“資源管理器”快捷鍵選擇項目時，可以使用以下快捷鍵。目的快捷鍵插入光盤時不用“自動播放”“回收站”顯示“查找：所有文件”F3重命名項目F2他兼容鍵編輯本段七、Microsoft放大程序的快捷鍵這里運用Windows徽標鍵和其他鍵的組合。快捷鍵目的將屏幕復制到剪貼板(包括鼠標光標)將屏幕復制到剪貼板(不包括鼠標光標)Windows徽標+向上箭頭增加放大率Windows徽標+向下箭頭減小放大率編輯本段八、使用輔助選項快捷鍵目的快捷鍵切換篩選鍵開關右SHIFT八秒切換粘滯鍵開關SHIFT鍵五次Alt+S快速回復Alt+C關閉當前窗口Alt+H打開聊天記錄Alt+T更改消息模式Ait+J打開聊天紀錄Ctrl+A全選當前對話框里的內容Ctrl+FQQ里直接顯示字體設置工具條Ctrl+J輸入框里回車(跟回車一個效果)Ctrl+M輸入框里回車(跟回車一個效果)Ctrl+L對輸入框里當前行的文字左對齊Ctrl+R對輸入框里當前行的文字右對齊Ctrl+E對輸入框里當前行的文字居中Ctrl+V在qq對話框里實行粘貼Ctrl+Z清空/恢復輸入框里的文字Ctrl+回車快速回復這個可能是聊QQ時最常用到的了Ctrl+Alt+Z快速提取消息最常用的快捷鍵F5刷新DELETE刪除TAB改變焦點CTRL+C復制CTRL+X剪切CTRL+V粘貼CTRL+A全選CTRL+Z撤銷CTRL+SALT+F4關閉CTRL+Y恢復ALT+TAB切換CTRL+F5強制刷新CTRL+W關閉CTRL+F查找CTRL+空格--中英文輸入切換CTRL+Shift輸入法切換CTRL+ESC--開始菜單Alt+1保存當前表單Alt+2保存為通用表單Alt+A展開收藏夾列表資源管理器數(shù)字鍵盤的減號(-)折疊所選的文件夾數(shù)字鍵盤的加號(+)顯示所選文件夾的內容數(shù)字鍵盤的星號(*)顯示所選文件夾的所有子文件夾向左鍵當前所選項處于展開狀態(tài)時折疊該項，或選定其父文件夾向右鍵當前所選項處于折疊狀態(tài)時展開該項，或選定第一個子文件夾【窗口】顯示或隱藏“開始”菜單【窗口】+F1幫助【窗口】+D顯示桌面【窗口】+R打開“運行”【窗口】+E打開“我的電腦”【窗口】+F搜索文件或文件夾【窗口】+U打開“工具管理器”【窗口】+BREAK顯示“系統(tǒng)屬性”【窗口】+TAB在打開的項目之間切換輔助功能按右邊的SHIFT鍵八秒鐘切換篩選鍵的開和關按SHIFT五次切換粘滯鍵的開和關五秒鐘切換切換鍵的開和關運行按“開始”—“運行”,或按WIN鍵+R,在『運行」窗口中輸入：(按英文字符順序排列)%temp%打開臨時文件夾C:\DocumentsandSettings\用戶名所在文件夾...-我的電腦Accwiz添加、刪除程序輔助功能選項輔助功能向導cmdCMD命令提示符commandCMD命令提示符chkdsk.exeChkdsk磁盤檢查certmgr.msc證書管理實用程序calc啟動計算器charmap啟動字符映射表cintsetp倉頡拼音輸入法cliconfgSQLSERVER客戶端網(wǎng)絡實用程