《單片機(jī)空氣質(zhì)量報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》9300字

附錄PAGE16PAGE12單片機(jī)空氣質(zhì)量報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)可分為溫濕度檢測(cè)、粉塵檢測(cè)和人體預(yù)警這幾個(gè)基本功能。溫濕度傳感器DHT11用于檢測(cè)溫濕度，它的優(yōu)點(diǎn)主要有溫濕度測(cè)量誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)。粉塵檢測(cè)電路則是利用粉塵傳感器檢測(cè)空氣中的顆粒濃度，并送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)基本的功能。人體檢測(cè)的功能則由hc-sr501模塊來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。溫濕度、PM2.5、防盜檢測(cè)這三個(gè)是現(xiàn)在基本的環(huán)境參數(shù)，它們的檢測(cè)方法和字關(guān)鍵詞：溫濕度檢測(cè)，粉塵傳感器，防盜報(bào)警器目錄3217前言 118302第1章緒論 2145401.1空氣質(zhì)量報(bào)警器的背景 2188311.2空氣質(zhì)量報(bào)警器的概述 2185401.3課題的研究思路 2232521.4系統(tǒng)構(gòu)成 320306第2章硬件的設(shè)計(jì) 493852.1主控電路 4108452.2溫濕度檢測(cè) 6280342.3A/D轉(zhuǎn)換電路 9140842.4粉塵檢測(cè)電路 11129602.5報(bào)警電路 11175582.6液晶顯示電路 1363392.7人體檢測(cè)模塊 14298892.8按鍵電路 1513094第三章軟件的設(shè)計(jì) 17115353.1軟件介紹 17234183.2系統(tǒng)程序流程圖 182419第四章焊接與調(diào)試 19273414.1焊接 1932結(jié)論 2010562參考文獻(xiàn) 22前言空氣污染是當(dāng)今面臨的一個(gè)相對(duì)嚴(yán)重的問(wèn)題。大城市的空氣質(zhì)量更加令人擔(dān)憂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上幾乎大部分的普通疾病都是室內(nèi)空氣污染造成的。室內(nèi)環(huán)境污染導(dǎo)致許多疾病，嚴(yán)重甚至威脅生命。因此，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)。然而雖然空氣中的污染物眾多，但是不易被輕易察覺(jué)。大多數(shù)情況下的空氣污染都是人們看不見(jiàn)的。比如PM2.5的顆粒，由于其顆粒微小，人們不易觀察到，但它對(duì)人體健康有一定的危害，因此對(duì)于PM2.5的測(cè)量也慢慢開(kāi)始受到人們關(guān)注。本課題希望設(shè)計(jì)一種可以實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，濕度和PM2.5的設(shè)計(jì)，并且可以在LCD上顯示輸出相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前溫度，濕度和PM2.5值，以及防盜人體檢測(cè)報(bào)警。該畢業(yè)設(shè)計(jì)目的在實(shí)現(xiàn)所處環(huán)境的空氣溫度，濕度和顆粒濃度的預(yù)警和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有利于人們對(duì)當(dāng)前所處環(huán)境的空氣質(zhì)量有一個(gè)大致了解，為人類創(chuàng)造更好更健康更舒適的環(huán)境。而且設(shè)計(jì)的空氣質(zhì)量檢測(cè)器尺寸小，功耗低并且易于操作。它非常適用于家庭和社區(qū)醫(yī)療，以便于可以實(shí)時(shí)了解當(dāng)前所處環(huán)境的空氣質(zhì)量。第1章緒論空氣質(zhì)量報(bào)警器的背景溫度、濕度以及PM2.5已成為人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ魉懻摰脑掝}。該畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)想設(shè)計(jì)一個(gè)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，濕度以及PM2.5的設(shè)備，而且LCD還可以顯示當(dāng)前所處環(huán)境的溫度，濕度以及PM2.5的值，并給出對(duì)應(yīng)的報(bào)警輸出和人體防盜報(bào)警。而目前市場(chǎng)上的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀可以實(shí)現(xiàn)基本的空氣監(jiān)測(cè)，但存在或多或少的問(wèn)題，例如：價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，不易攜帶等，并且有些機(jī)器需要特殊的工作環(huán)境，它不適合在家里使用。針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際需要，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)方向主要是實(shí)時(shí)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，著重于用戶體驗(yàn)和便攜性，并致力于使其適合沒(méi)有專業(yè)人員的人可以使用。本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)想用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前所處環(huán)境的溫度，濕度和顆粒物濃度，并校準(zhǔn)室內(nèi)空氣質(zhì)量水平，使用戶可以簡(jiǎn)單的對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量水平有一個(gè)大致的了解，從而判斷自己的生活情況。同時(shí)，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境中PM2.5濃度過(guò)高，空氣質(zhì)量過(guò)差時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒室內(nèi)人員?？諝赓|(zhì)量報(bào)警器的概述1.概述該畢業(yè)設(shè)計(jì)主要功能是：溫濕度和PM2.5實(shí)時(shí)檢測(cè)，人體防盜報(bào)警。畢業(yè)計(jì)劃主要由MCU系統(tǒng)、溫度/濕度獲取模塊、lcd、人檢測(cè)模塊、pm2.5獲取模塊、ad轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。MCU被用作主控制芯片，在LCD上顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度、濕度和顆粒濃度，布防模式檢測(cè)到人體就會(huì)報(bào)警，溫濕度超過(guò)設(shè)定的限制也會(huì)報(bào)警。課題的研究思路1.研究意義人們的生活越來(lái)越信息化，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品走進(jìn)了人們的日常生活，各種電子測(cè)量設(shè)備也被大多數(shù)普通人家所擁有。盡管當(dāng)今世界上有許多設(shè)備可以用來(lái)檢測(cè)空氣質(zhì)量，但是，大多數(shù)很是笨重或者在特定環(huán)境里才能使用，方便大多數(shù)人們的設(shè)備卻是很少。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)可以讓大多數(shù)人輕松方便使用的設(shè)備是有意義的。人們?cè)絹?lái)越關(guān)注所居住地空氣質(zhì)量的好壞，所以本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，可以方便人們隨時(shí)查看居所的空氣的質(zhì)量。2.研究思路（1）翻閱有關(guān)的資料確定其可行性；（2）選擇合適的元器件，熟悉其特性；（3）完成電路原理圖設(shè)計(jì)；（4）完成實(shí)物的焊接；（5）完成軟件設(shè)計(jì)；（6）調(diào)試硬件做出最后修改；3.研究難點(diǎn)（1）電路板的布局焊接。（2）仿真電路的設(shè)計(jì)。1.4系統(tǒng)構(gòu)成本畢業(yè)項(xiàng)目所包含的主要硬件包括：MCU系統(tǒng)、溫度/濕度獲取模塊、lcd、人檢測(cè)模塊、pm2.5傳感器、ad轉(zhuǎn)換模塊等。方框圖如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)方框圖第2章硬件的設(shè)計(jì)2.1主控電路STC89C52除了具有無(wú)法解密、低功耗、高速、高可靠性、強(qiáng)抗靜電、強(qiáng)干擾等特點(diǎn)外，其內(nèi)部資源也更加豐富。它有1280字節(jié)的SRAM,

8-64k字節(jié)的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，2-8K字節(jié)的ISP引導(dǎo)代碼，除了P0-P3端口外，還具有P4端口(PLCC封裝)，芯片有8路8

AD

(AD系列)，芯片還具有EEPROM、看門狗、雙數(shù)據(jù)指針等。主要功能如表2-1所示，引腳如圖2-1所示。51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板類似于各種51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，編程為匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言。當(dāng)使用STC單片機(jī)時(shí)，直接使用帶有串行線開(kāi)發(fā)板和計(jì)算機(jī)串口的產(chǎn)品套件，并根據(jù)STC單片機(jī)教程下載編程器進(jìn)行下載操作，其下載速度比其他單片機(jī)更快。表2-1：主要功能STC89C52引腳介紹如下所示。VCC(Pin40)：接電源VSS(Pin20)：接地線圖2-1引腳圖單片機(jī)最小系統(tǒng)，也叫做單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、電源、晶振電路、復(fù)位電路。結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2單片機(jī)最小系統(tǒng)1.時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路就是一個(gè)振蕩器，是單片機(jī)正常工作的關(guān)鍵。時(shí)鐘電路本身不控制任何事情，但是可以使用程序讓單片機(jī)根據(jù)時(shí)鐘執(zhí)行相應(yīng)的工作。幾乎所有的數(shù)字系統(tǒng)都根據(jù)節(jié)拍逐步處理信號(hào)，并且系統(tǒng)的每個(gè)部分也都根據(jù)節(jié)拍完成。為了使電路的所有部分均勻跳動(dòng)，需要“時(shí)鐘信號(hào)”。產(chǎn)生該時(shí)鐘信號(hào)的電路是時(shí)鐘電路。如圖2-3所示。圖2-3時(shí)鐘電路2.復(fù)位電路RST（9）端被連接到電源Vcc以實(shí)現(xiàn)電平復(fù)位。如圖2-4所示。圖2-4復(fù)位電路3.中斷技術(shù)概述中斷是操作系統(tǒng)提供多進(jìn)程多任務(wù)的功能。中斷是一個(gè)信號(hào)，提示操作系統(tǒng)停止一個(gè)進(jìn)程上的工作，并開(kāi)始另一個(gè)進(jìn)程上的工作。中斷信號(hào)可以用來(lái)響應(yīng)硬件或軟件事件。這些中斷分別分為硬件中斷和軟件中斷。對(duì)于任何特定的處理器，中斷類型的數(shù)量都受到體系結(jié)構(gòu)的限制。硬件中斷條件相關(guān)硬件的狀態(tài)可能暗示外部硬件設(shè)備,例如，按下鍵盤鍵或移動(dòng)鼠標(biāo)會(huì)觸發(fā)硬件中斷，導(dǎo)致處理器讀取擊鍵或鼠標(biāo)位置。軟件中斷是由處理器本身在執(zhí)行特定指令或滿足特定條件時(shí)請(qǐng)求的。每個(gè)軟件中斷信號(hào)都與一個(gè)特定的中斷處理程序相關(guān)聯(lián)。處理器在每個(gè)指令周期中對(duì)中斷觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行采樣，只有當(dāng)采樣發(fā)生時(shí)信號(hào)被斷言，處理器才會(huì)響應(yīng)觸發(fā)器。如圖2-5所示。 圖2-5中斷響應(yīng)和處理過(guò)程2.2溫濕度檢測(cè)DHT11是一種常用的溫濕度傳感器。該傳感器配有一個(gè)專用的NTC來(lái)測(cè)量溫度和一個(gè)8位微控制器輸出的溫度和濕度值作為串行數(shù)據(jù)。傳感器也是工廠校準(zhǔn)，因此很容易與其他微控制器接口。

該傳感器可測(cè)量0℃-50℃的溫度和20%-90%的濕度，精度分別為±1℃和±1%。所以如果你想在這個(gè)范圍內(nèi)測(cè)量，那么這個(gè)傳感器可能是正確的選擇。傳感器實(shí)物圖如下圖2-6所示：圖2-6DHT11傳感器實(shí)物圖引腳介紹：VCC：電源3.5V至5.5V；Dout：溫度和濕度通過(guò)串行輸出；NC ：沒(méi)有連接，因此不使用；GND：連接電路到地。（2）接口說(shuō)明：1.在典型應(yīng)用電路中，倘若在連接布線的長(zhǎng)度不大于二十米時(shí)，這個(gè)時(shí)候可以使用5.1K的上拉電阻，另外一種情況就是在長(zhǎng)度不小于二十米時(shí)，就應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)相應(yīng)的減小上拉電阻的電阻值。

2.倘若使用的電源是3.5V的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候連接線的長(zhǎng)度應(yīng)該在二十厘米之下。如果不這樣做，把連接線的長(zhǎng)度設(shè)在了二十厘米之上，就會(huì)因?yàn)榫€的電壓下降的緣故從而造成傳感器的電源不足，以至于最后產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果與實(shí)際有很大的偏差。DHT11傳感器是工廠校準(zhǔn)和輸出串行數(shù)據(jù)，因此它是非常容易設(shè)置。這個(gè)傳感器的連接圖如下2-7所示。如您所見(jiàn)，數(shù)據(jù)引腳連接到MCU的I/O引腳和一個(gè)5K上拉電阻使用。該數(shù)據(jù)引腳輸出溫度和濕度的值作為串行數(shù)據(jù)。圖2-7傳感器的連接圖（3）數(shù)據(jù)幀的描述：如果您試圖將其與其他MCU接口，那么下面給出的數(shù)據(jù)表將會(huì)派上用場(chǎng)。數(shù)據(jù)管腳輸出的順序?yàn)?8位濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位濕度十進(jìn)制數(shù)據(jù)+8位溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)+8位奇偶校驗(yàn)位。為了請(qǐng)求DHT11模塊發(fā)送這些數(shù)據(jù)，I/O引腳必須瞬間變低，然后保持高。電氣特性如圖表2-2所示。表2-2DHT11的電氣特性時(shí)序描述：一開(kāi)始，單片機(jī)向傳感器發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，然后DHT11讀到后會(huì)有個(gè)響應(yīng)輸出通知單片機(jī)，然后單片機(jī)就可以讀取數(shù)據(jù)了，這些時(shí)序就是由一系列的高低電平時(shí)間組成。1.一開(kāi)始，單片機(jī)會(huì)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)。開(kāi)始信號(hào)就是主機(jī)會(huì)把總線往下拉，然后就會(huì)進(jìn)入等待階段，主機(jī)會(huì)等待DHT11的應(yīng)答。但是在這個(gè)等待期間低電平持續(xù)的時(shí)間就應(yīng)該大于18ms，這是有一定原因的，如果時(shí)間沒(méi)有大于18ms溫濕度傳感器就不能夠找到MCU發(fā)送的開(kāi)始信號(hào)。2.溫濕度傳感器響應(yīng)時(shí)序：溫濕度傳感器會(huì)把總線拉低，把總線拉低以后溫濕度傳感器就會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，下一步就進(jìn)入了等待階段，只需要靜靜等待主機(jī)的獲取就好了。這個(gè)時(shí)候的該狀態(tài)應(yīng)該為低電平狀態(tài)，持續(xù)的時(shí)間大概為80us。倘若主機(jī)獲取得狀態(tài)正好是低電平狀態(tài)，那么就說(shuō)明這次響應(yīng)是成功的。溫濕度傳感器已經(jīng)發(fā)送了響應(yīng)信號(hào)以后，這時(shí)候就應(yīng)該為了輸出數(shù)據(jù)而開(kāi)始做準(zhǔn)備了，就是把總線拉高。3.主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)以后DHT11如期響應(yīng)了，那么主機(jī)就可以準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)了，由于是單總線，DHT11的數(shù)據(jù)只能按位輸出，數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1也是按照高低電平長(zhǎng)短來(lái)決定的。DHT11的每一位數(shù)據(jù)都是以50us低電平間隙開(kāi)始，然后如果高電平是26-28us就表示0，如果高電平是70us表示1。這樣主機(jī)只要讀取等待50us低電平過(guò)去然后再判斷高電平長(zhǎng)短就能收集數(shù)據(jù)了，4.如果MCU發(fā)送了一次啟動(dòng)信號(hào)以后，溫濕度傳感器就會(huì)響應(yīng)MCU已經(jīng)發(fā)送的啟動(dòng)信號(hào)，然后溫濕度傳感器就會(huì)持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，持續(xù)發(fā)送40位數(shù)據(jù)。但是倘若溫濕度傳感器一開(kāi)始就沒(méi)有收到來(lái)自MCU發(fā)送的啟動(dòng)信號(hào)，那么溫濕度傳感器就不會(huì)自動(dòng)去收集當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)。這時(shí)，我們必須根據(jù)DHT11輸出的0和1信號(hào)每8位組成一個(gè)字節(jié)。5.下面就可以在主函數(shù)中處理接收到的數(shù)據(jù)顯示了，首先，單片機(jī)發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號(hào)，然后判斷DHT11有沒(méi)有響應(yīng)，有響應(yīng)就直接讀取40位的數(shù)據(jù)，用一個(gè)數(shù)組DHT11_Buffer[5]緩存，然后拿出DHT11_Buffer[0]就是濕度，DHT11_Buffer[2]就是溫度，這兩個(gè)數(shù)值賦給數(shù)碼管顯示就可以了。傳感器的電路圖如圖2-8所示。圖2-8DHT11電路原理圖2.3A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0832是一個(gè)8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器，具有串行I/O和可配置的輸入多路復(fù)用器，最多可配置8個(gè)通道。串行I/O的配置符合NSCMICROWIRE串行數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，便于與COPS處理器家族的接口，并可以與標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器或μPs接口。該2通道多路復(fù)用器被軟件配置為單端或差分輸入以及通道分配。差分模擬電壓輸入允許增加共模抑制和抵消模擬零輸入電壓值。此外，電壓基準(zhǔn)輸入可以調(diào)整，以允許編碼任何較小的模擬電壓跨度到完整的8位分辨率。電壓在0V和5V之間被輸入。這種芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間一般來(lái)說(shuō)在32μS左右.而且這種芯片一般來(lái)說(shuō)都會(huì)輸出雙數(shù)據(jù)，這就方便了數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，一定程度上會(huì)大概率減少數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。?？梢酝ㄟ^(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端子容易地實(shí)現(xiàn)信道功能的選擇。有以下特性：TTL/MOS輸入/輸出電平兼容；0v至5V輸入范圍，采用單5V電源；與所有微處理器的簡(jiǎn)單接口，或“獨(dú)立運(yùn)行”；不需要調(diào)零或滿量程；；分流調(diào)節(jié)器允許在高壓電源下運(yùn)行；具有串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈的遠(yuǎn)程操作；TTL/MOS輸入/輸出兼容 。引腳圖如下圖2-9所示。圖2-9引腳圖引腳說(shuō)明如下：注意，adc上的每次讀取都可以使用不同的引腳和通道。因此，引腳號(hào)、模式和通道作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，這樣庫(kù)就可以使用協(xié)議提供的靈活性?？刂破魇褂?個(gè)引腳與adc通信——CS(通道選擇)，CLK(時(shí)鐘)和DI/O(數(shù)字輸入/輸出)。這個(gè)實(shí)現(xiàn)使用單個(gè)引腳進(jìn)行數(shù)字輸入/輸出(切換其方向)，但也可以使用單獨(dú)的引腳。在轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)表中描述的協(xié)議包括一個(gè)設(shè)置階段和一個(gè)轉(zhuǎn)換階段。在每一個(gè)通信的比特上，一個(gè)脈沖被發(fā)送到時(shí)鐘引腳上。2.工作原理如下：存在第二脈沖和第三脈沖之前的空閑時(shí)間的時(shí)段，在此期間應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)以選擇頻道：倘若DI端口輸入的這兩位數(shù)據(jù)一位是“1”和另一位是“0”的時(shí)候，那么就說(shuō)明這時(shí)候只是對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換模式；倘若DI端口輸入的這兩位數(shù)據(jù)其中一個(gè)是“0”和另一個(gè)是“1”的時(shí)候，這時(shí)候模式就會(huì)變成將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入；倘若DI端口輸入的這兩位數(shù)據(jù)其中一位是“0”和另外一位是“0”的時(shí)候，又會(huì)是另一種模式，這次會(huì)將CH0作為正輸入端，CH1作為負(fù)輸入端進(jìn)行輸入；倘若DI端口輸入的這兩位數(shù)據(jù)都是“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。倘若這兩個(gè)工作都完成以后即啟動(dòng)位輸入、通道選擇都完成以后，那么這個(gè)時(shí)候就可以開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)了，這種狀態(tài)下通過(guò)轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)據(jù)就會(huì)被發(fā)送出去。但是這數(shù)據(jù)一共會(huì)被送出去兩次，其中一次就是趕在高位在前傳送的時(shí)候，而另外一次則是低位在前傳送的時(shí)候，但總的來(lái)說(shuō)這兩次都是接連被送出去的。這樣以來(lái)就可以在程序讀取這兩個(gè)數(shù)據(jù)以后，我們親自來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被正確讀取了。2.4粉塵檢測(cè)電路1.粉塵傳感器可以感知大于1微米的其他微粒子，又小又輕，安裝起來(lái)很簡(jiǎn)單方便，輸入電路只需要5V就可以了，非常方便處理信號(hào)，而且在粉塵傳感器的內(nèi)部設(shè)置又氣流發(fā)生器，并且這個(gè)氣流發(fā)生器可以單獨(dú)的來(lái)進(jìn)行使用并且保持很長(zhǎng)一段時(shí)間。2.這個(gè)傳感器的主要參數(shù)分為以下幾個(gè)部分：可以檢測(cè)1微米以上的塵埃粒子的光學(xué)原理器件，這個(gè)器件可以檢測(cè)1微米以上灰塵粒子；5VDC電源，這種傳感器用來(lái)檢測(cè)粒子的檢測(cè)最大范圍大概是800pcs/293ml（大于1mm的粒子）。3.檢測(cè)原理：在這個(gè)傳感器的內(nèi)部光電晶體管和IRED成斜對(duì)角布置在裝置的內(nèi)部的角落處，并且傳感器中間部位有一個(gè)小孔，這樣空氣就可以從小孔中經(jīng)過(guò)，而空氣中的塵埃就會(huì)產(chǎn)生反射光，這個(gè)反射光就會(huì)被傳感器檢測(cè)到，其中這個(gè)傳感器對(duì)香煙產(chǎn)生的煙氣和其他微小顆粒大部分都是有效的。工作時(shí)，它可以直接在數(shù)字顯示畫面上顯示空氣中灰塵的質(zhì)量濃度（mg/m3）。原理如下圖2-10所示。圖2-10粉塵傳感器2.5報(bào)警電路1.燈光報(bào)警模塊發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，是電子世界真正的無(wú)名英雄。它們做數(shù)十種不同的工作，可以在各種設(shè)備中找到。一般作為指示燈來(lái)使用，因?yàn)樗馨l(fā)出不同顏色的光。LED的特點(diǎn)有：節(jié)能，環(huán)保，干凈，體積小，響應(yīng)速度快和能夠在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作，超長(zhǎng)壽命，多變換。本設(shè)計(jì)就是利用不同顏色的LED燈來(lái)給與我們不同的指示。LED的兩個(gè)重要特性是它的光強(qiáng)與電流和結(jié)電壓與電流特性。此外，它們?cè)跀?shù)字控制上形成數(shù)字，從遙控器傳輸信息，點(diǎn)亮手表，告訴你你的電器何時(shí)打開(kāi)?；旧?，led只是很容易放入電路中的小燈泡。但與普通白熾燈泡不同的是，它們沒(méi)有會(huì)燒壞的燈絲，也不會(huì)變得特別熱。它們僅由半導(dǎo)體材料中電子的運(yùn)動(dòng)來(lái)照明，壽命和標(biāo)準(zhǔn)晶體管一樣長(zhǎng)。該模塊電路圖如圖2-11所示。圖2-11燈光報(bào)警模塊的電路圖2.聲音報(bào)警模塊圖2-12聲音報(bào)警模塊的電路圖蜂鳴器是一種可以發(fā)出蜂鳴聲音的發(fā)聲設(shè)備的一種，蜂鳴器能把接受到的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以聽(tīng)到的聲音信號(hào)。蜂鳴器在當(dāng)今社會(huì)應(yīng)用的領(lǐng)域十分寬廣，像是用于家居電器，安全警報(bào)和消防以及電子娃娃和游戲機(jī)當(dāng)中等等。蜂鳴器可以發(fā)出蜂鳴聲可以用來(lái)提示人們。依據(jù)不同的設(shè)計(jì)蜂鳴器可能又不同的用途，它可以發(fā)出各種聲音，例如音樂(lè)，警笛，警報(bào)器和電鈴。洗衣機(jī)中使用的蜂鳴器經(jīng)常蜂鳴以提醒用戶操作過(guò)程。燃燒設(shè)備中使用的大多數(shù)蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，以警告用戶燃燒設(shè)備正在燃燒。作為門鈴應(yīng)用程序，蜂鳴器通常會(huì)發(fā)出“?！甭暬蛞魳?lè)以提醒客人參觀。經(jīng)常在公共安全，銀行和家庭警衛(wèi)區(qū)安裝蜂鳴器。如果有人進(jìn)入防護(hù)區(qū)域，則在傳感器控制下，蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲響。這個(gè)模塊的電路圖如圖2-12所示。2.6液晶顯示電路LCD1602A液晶顯示器是一種字符型液晶顯示模塊一般能夠顯示數(shù)字，英文等作。許多電子產(chǎn)品，例如游戲機(jī)，測(cè)電筆，電子秤和許多家用電子產(chǎn)品）的通設(shè)備大部分都采用了這個(gè)模塊。模塊電路圖如圖2-13所示。圖2-13液晶顯示電路圖這個(gè)模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.畫質(zhì)高，不閃爍。2.LCD是數(shù)字顯示器，與MCU系統(tǒng)的接口更可靠，更方便。3.重量輕。4.耗電少。2.7人體檢測(cè)模塊人體檢測(cè)模塊具有高靈敏度，強(qiáng)可靠性和超低壓工作模式。廣泛用于各種自動(dòng)感應(yīng)電氣設(shè)備。人體檢測(cè)模塊的功能特點(diǎn)：1.全自動(dòng)感應(yīng)：當(dāng)有人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸入高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。2.溫度補(bǔ)償功能：倘若是在夏季的時(shí)候，設(shè)備所在環(huán)境溫度升至31攝氏度左右的時(shí)候，檢測(cè)的距離相比較而言就會(huì)稍稍縮短一些，而這個(gè)溫度補(bǔ)償功能剛剛好就可以可用來(lái)彌補(bǔ)某些缺陷。使用說(shuō)明：1.倘若給感應(yīng)模塊上電之后，會(huì)有一定的初始化時(shí)間，這個(gè)初始化時(shí)間大概在1min左右，在這個(gè)初始化時(shí)間里，感應(yīng)模塊就會(huì)間歇性的輸出零到三次，并且在時(shí)間大概過(guò)了1min后感應(yīng)模塊就會(huì)進(jìn)入待機(jī)的狀態(tài)了。2.在使用人體檢測(cè)模塊的過(guò)程中，使用者應(yīng)該盡力減少直接作用在人體檢測(cè)模塊表面的透鏡上的干擾源，例如光，這樣做是為了減少引起誤操作因?yàn)楦蓴_源。3.人體傳感模塊采用的時(shí)矩形窗口的雙元件探頭。傳感器的時(shí)間和距離有所不同。倘若傳感器的時(shí)間和距離差異越大，那么傳感器就會(huì)越靈敏。如果要傳感器安裝正確的時(shí)候，它發(fā)揮的作用才是最大的，因此有著矩形窗口的探頭的雙重元件的方向應(yīng)該盡量與人體運(yùn)動(dòng)最多的方向保持平行，這樣就可以保證隨時(shí)都能感測(cè)到人體的移動(dòng)。探頭在所有方向上都可以感知，但是左側(cè)和右側(cè)仍大于上下方向，并且靈敏度更高。安裝仍必須盡可能符合上述要求。人體感應(yīng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。圖2-14人體人體感應(yīng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.8按鍵電路該設(shè)計(jì)中，按鈕連接到低電平以讀取按鈕。當(dāng)最初為高電平時(shí)，當(dāng)按下按鈕時(shí)，它將使單片機(jī)處于低電平，并且單片機(jī)將處理信號(hào)。在這次設(shè)計(jì)中，按鍵需要實(shí)現(xiàn)的功能有：設(shè)置功能，增加功能，減少功能，布防功能。為了實(shí)現(xiàn)這四種功能就可以設(shè)置四種獨(dú)立按鍵進(jìn)行相應(yīng)的操作。在現(xiàn)如今的市場(chǎng)上主要的單片機(jī)鍵盤可以分為兩大種，其中一種就是獨(dú)立鍵盤，而另外一種就是矩陣鍵盤。如果當(dāng)你設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制系統(tǒng)需要的功能按鍵不是為數(shù)不多的時(shí)候，就應(yīng)該選擇使用矩陣鍵盤，反之，就應(yīng)該使用獨(dú)立鍵盤。識(shí)別按鍵的方法有很多，最常見(jiàn)的方法是掃描方法：當(dāng)按下該鍵時(shí)，將導(dǎo)通與該鍵連接的行線和列線，并且當(dāng)沒(méi)有按下鍵時(shí)，該行線處于高電平。如果所有的列線都處于高電平，則無(wú)論是否按下按鈕都不會(huì)導(dǎo)致行線的電平發(fā)生變化，因此所有的列線都必須處于水平。這樣，當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，更改鍵的行的級(jí)別從高變?yōu)榈?，由此可以判斷出相?yīng)的行有一個(gè)按鍵被按下了。在單芯片微計(jì)算機(jī)處理鍵盤的情況下，消除鍵盤抖動(dòng)是很重要的。這里說(shuō)明的抖動(dòng)是機(jī)器抖動(dòng)。通常的情況下是，沒(méi)有按鍵的時(shí)候，鍵盤的電平會(huì)變得不穩(wěn)定。這是不可避免的，只需在按下按鍵時(shí)注意即可，一般該抖動(dòng)大概會(huì)持續(xù)10到200毫秒。四個(gè)不同的按鍵閉合就會(huì)實(shí)現(xiàn)不同的功能，當(dāng)K1閉合，就可以進(jìn)行設(shè)置操作，這時(shí)候按下按鍵K1，顯示屏上的數(shù)值會(huì)進(jìn)入設(shè)置模式，數(shù)值會(huì)變成閃爍狀態(tài)，再按一次K1，下一位數(shù)值就會(huì)進(jìn)入設(shè)置模式；這時(shí)候如果按下K2鍵，K2閉合，就能實(shí)現(xiàn)設(shè)置模式下的數(shù)值增加的功能了，如果按下K3鍵，K3閉合，相反的數(shù)值就會(huì)減少；如果按下K4鍵，K4閉合，就會(huì)進(jìn)入布防模式。圖2-15按鍵電路第三章軟件的設(shè)計(jì)3.1軟件介紹1.KeilC51是一個(gè)擁有友好的用戶界面并且功能十分強(qiáng)大的C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。使用過(guò)后，經(jīng)驗(yàn)會(huì)變得更加豐富。最主要的是這個(gè)軟件還提供了許多強(qiáng)大又便捷的功能。軟件界面如圖3-1所示。圖3-1軟件界面2.Protel99SE基于Windows環(huán)境下開(kāi)發(fā)的電路板設(shè)計(jì)\t"/item/protel%2099se/_blank"軟件。這個(gè)軟件運(yùn)行十分穩(wěn)定并且非常高效，將所有的設(shè)計(jì)工具，集成在單一的設(shè)計(jì)環(huán)境中并且還將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件儲(chǔ)存在單一的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中。不僅功能強(qiáng)大，人機(jī)界面也是友好，易于人們的學(xué)習(xí)和使用，對(duì)于學(xué)校電腦來(lái)說(shuō)運(yùn)行起來(lái)不占用過(guò)多資源，許多學(xué)校和學(xué)生都首選這個(gè)軟件。并且對(duì)于業(yè)余愛(ài)好者來(lái)講，它簡(jiǎn)單易學(xué)，操作方便，做為業(yè)務(wù)愛(ài)好足夠用了，如果你是專業(yè)設(shè)計(jì)電路板的，protel99se就顯得有點(diǎn)老舊了。軟件界面如圖3-2所示。圖3-2Prtel99SE軟件界面3.2系統(tǒng)程序流程圖圖3-3系統(tǒng)程序流程圖YNYN第四章焊接與調(diào)試4.1焊接1.在焊接之前應(yīng)該先做好充足的準(zhǔn)備工作，以免在焊接過(guò)程中出現(xiàn)像元器件焊接錯(cuò)誤，電路焊接失誤等原因造成的焊接失敗。購(gòu)買好元器件，甚至多買一份，做好備份，以免因?yàn)樽约汉附邮д`或者其他原因，導(dǎo)致元器件不能用之后造成焊接的延期甚至是失敗。提前做好模塊劃分布局，分配好各個(gè)元器件的焊接位置，別焊接到一半才發(fā)現(xiàn)已經(jīng)沒(méi)有焊接位置了，提前做好規(guī)劃是非常節(jié)省時(shí)間的，也比較省力氣。做好充足準(zhǔn)備以后就可以著手進(jìn)行焊接工作了，按照自己的布局一步一步的進(jìn)行焊接，注意元器件的引腳，正負(fù)極等問(wèn)題。焊接成品圖如圖4-1所示。圖4-1成品圖2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，焊接電路并接通電源，觀察設(shè)備能否正常工作，分別在不同環(huán)境下測(cè)試設(shè)備的穩(wěn)定性與精度。在測(cè)試中，我對(duì)整成品的各個(gè)功能都進(jìn)行了親手的測(cè)試，每個(gè)功能都能完整的工作，能夠正常運(yùn)行。結(jié)論此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)物產(chǎn)品已達(dá)到預(yù)期的要求并實(shí)現(xiàn)了所需的功能。實(shí)現(xiàn)這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我意識(shí)到了，從一開(kāi)始的題目擬定，到功能模塊的確定以及硬件的焊接，再到整體測(cè)試的完成，所有的步驟都需要很多時(shí)間和精力。當(dāng)然，指導(dǎo)老師的謹(jǐn)慎指導(dǎo)和學(xué)生的熱心幫助也是分不開(kāi)的。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的參與和行動(dòng)到最后的完成，學(xué)習(xí)到了許多新的知識(shí)，也非常感謝每一位幫助過(guò)我的人。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)從開(kāi)始的選題到最后的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助。我覺(jué)得從課題的選擇到材料的準(zhǔn)備，硬件的焊接，使用各種傳感器和模塊，讓我對(duì)每個(gè)模塊的特定應(yīng)用方法，相應(yīng)的軟件編程和使用注意事項(xiàng)都有了更深入的了解。同時(shí)，我已經(jīng)學(xué)會(huì)了模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的使用方法和編程方法。通過(guò)這次設(shè)計(jì)以及撰寫論文時(shí)組合整個(gè)項(xiàng)目的過(guò)程，我對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的過(guò)程和使用說(shuō)明有了更加深入的了解。同時(shí)，我的個(gè)人能力得到了極大的提高，這也為我的未