【基于单片机的空气质量监控系统设计17000字】

PAGEPAGE16No基于单片机的空气质量监控系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u4135引言4426 5315101课题意义和要求 9285651.1经济价值 9183281.2社会意义 1049651.3研究内容 11147982硬件设计 12127142.1系统方案设计 127632.2系统主要器件选择 122.2.1单片机的选择 12137692.2.2传感器的选择 1436642.2.3显示器选择方案 18124682.3系统硬件电路设计 19190122.3.1最小系统原理图 199202.3.2蜂鸣器驱动原理图 23199042.3.3甲醛模组原理图 24315532.3.4DHT11传感器模块电路设计 242.3.5粉尘传感器 2565322.3.6LCD1602原理图 25318962.3.7继电器模块 262.3.8阈值设定模块 2651762.3.9系统电源供电及程序下载电路设计 29234083系统软件程序设计 31106003.1程序结构流程图 31109613.2液晶显示模块设计 3187253.3传感器模块设计 313.4蜂鸣器报警程序设计 314实验结果运行与分析 314.1传感器使用注意事项 314.2KEILuVision4的使用步骤 31208624.3STC-ISP芯片烧录软件的使用 314.4Keil与Proteus的联调步骤如下 40114134.5硬件调试 419360结论 4424117参考文献 4830050附录 50摘要伴随着现代经济社会的的发展,人们的生活水平的不断改善,由"温饱"走向"小康"。电伴随着科技的快速发展，用科学技术来进行环境的检测，快速准确的反映出环境的现状是当前最直接有效也最普遍的方式。当今的人们在不断追求的的同时候也不断的在对我们环境资源进行各种破坏,由于地球环境的不断变化、气候的异常,对我们生态环境的破坏影响非常大。空气中含有二氧化碳、PM2、粉尘颗粒等。二氧化碳这种气体作为地球空气中的碳含量最多的一种气体,人们在不断地进行研究变废为宝，利用释放二氧化碳这种气体可以去彻底改变我们的日常生活。因此,二氧化碳排放浓度监测指数已经受到了极大的社会关注。基于8051内核的自动单片化主机例如STC89c52RC也可以用它作为自动控制的处理核心。本文的研究课题以stc51系列的模组stc89c52rc为硬件传感器和软件控制模块中心,甲醛检测模组以及传感器控制模块设计可广泛用于采集检测甲醛数据和控制信息,dht11传感器控制模块,二氧化碳甲醛浓度含量检测系统传感器,设置控制系统以及键盘控制模块,警告控制电路,液晶电视显示。最终由系统集成的居室甲醛总体温湿度含量检测与设计管理系统自动进行功能总成,综合设计完成全部检测功能。关键词：传感器，PM2.5，单片机，二氧化碳，智能测温控制引言如今现代我国的工业自动化、信息化的普及程度已经越来越高，随着现代我国国民经济社会的进一步快速发展、科技的不断推动和社会进步以及现代我国社会人们的在日常生活中的物质文化水平的逐渐逐步提高。现在社会觉得这是我国经济进步的重要表现，它非常的实用，功能也非常齐全，也有先进的技术。它使我们能够像人类一样理解和理解。数字时代的进步和发展必将改变我们的日常生活，加速科技进步。SCM慢慢变成我们生活中的一个必需品，越来越多的地方能用到。目前由于工业专用数控单片机的广泛应用已经逐渐完全渗透到我们整个人类社会日常生活以及工作活动中的各个领域，几乎很难再去寻找无论到什么一个领域都没有这样一台专用单片机的产品存在。我国的经济实力在不断的提高，在我们日常生活中不管是物质上还是精神上都渐渐的得到很大的改善。房地产附属商品交易行业的快速蓬勃发展直接影响带动了一系列住房附属商品行业的规模快速增长,消费者对于日常生活方式的各种需求正从“数量型”逐渐快速转向“质量型”的快速转变,“安全、健康、舒适”正在逐渐成为他们追求日常生活工作方式的四个核心价值概念。在国内大多数是采用更加先进的粉尘测试吸收技术，有的甚至是直接β用放射线吸收原理，在这些里和吸收器里物质主要重量有关的只有吸收量，能等同于称重法的也和吸收物质的性质没有关系，它可以直接精准接受到粉尘的浓度。并且还可以同时进行对总体的粉尘、可吸入的总粉尘的实时监测通过不同的出口采样点和入口监测装置。仪器设备可以长时间稳定工作是因为使用了低辐射线源技术，在符合国际核安全技术的标准下。而有更加先进的检测技术支持该浓度测定仪用的是集室外粉尘浓度采样、粉尘分布浓度变化测定和室内粉尘粒度测量分布变化测定三者于二身一体的多功能专用粉尘浓度测定仪。作为一台灰尘收集采样器，它不仅可以实时收集存在工作生活场所中的空气环境中的大量灰尘,并对需要收集的灰尘过滤膜以及样品进行做一些除尘处理。在该检测仪器上，可以直接精确测量滤膜粉尘粒的浓度值，并且它只需要用一个天平尺来称量粒径平均分布，可以直接测量到从取样器内部收集的各种滤膜表层粉尘和其他各种形式滤膜粉尘的粒径平均分布(也称分散)。粒度测量分布和生物浓度函数测量后的结果或者可以通过大型液晶数字显示器进行显示，也或者可以直接通过微型数字打印机进行打印。该检测仪器同时具有整机断电自动保护控制功能，断电后仍连续可同时储存40组室内粉尘粒度含量分布和200组室内粉尘颗粒浓度分布数据。袖珍式环形激光散射粉尘仪是它是以环形激光管为主要光源、采用前向式激光束的散射运动原理进行设计,具有多项国际先进技术水平的最新型激光粉尘仪。该检测仪器广泛适用于工业公共场所空气可吸入颗粒物(pm10)颗粒浓度的快速定量测定以及工业环境资源保护、劳动卫生等各个方面空气粉尘颗粒浓度快速检测、工矿企业产品生产现场空气粉尘颗粒浓度的快速监测。

目前，世界各国对粉尘浓度的测量技术都做了大量研究，研制了一系列粉尘监测仪器，如粉尘采样器、直读式测尘仪、粉尘浓度传感器等。特别是粉尘浓度传感器的出现，解决了粉尘采样器和直读式粉尘检测仪不能实时监测工作场所粉尘浓度的问题。国内粉尘浓度在线监测技术发展较晚，尤其是采样装置和直读式粉尘计。但近年来，随着信息技术，光电技术和计算机技术的发展，重庆煤炭科学研究所率先研制了GCG500粉尘浓度传感器。国内其他厂家也相继引进和研制了粉尘浓度传感器。其生产厂家包括郑州广利科技有限公司和江苏三恒科技在我们日常的生活中温度和湿度也是和我们息息相关分不开的，它们也是是现代工业生产中最常用、最基本的一种工艺性参数，例如我国在机械、电子、石油、化工等多种类型的工业中广泛地需要进行温度、湿度的检测和控制。并且伴随着现代社会人们物质生活水平的进步和提高,人们越来越重视自己的栖息地和生存环境。而由于空气中温湿度的改变与其对人体健康的舒适程度和心理状态都会造成直接的影响,因此对于温度湿度的检查及其控制便十分有必要。51系列数字单片机产品广泛应用于空气控制，在智能工业仪表制造，工业空气测试过程控制，机电设备集成，工业空气质量测试监测系统等方面取得了令人瞩目的成就。采用51系列全自动单片机发生器，不仅容易实现室内空气质量监测的实时自动控制，而且便于电工学习和掌握51系列全自动单片机的设计。1课题意义和要求经济价值现代机械工业的迅速进步发展虽然给我们人类人民带来非常便捷的生活,但是也给自然环境资源造成了非常大的污染，而我国大气中化学粉尘的含量超标率也是造成空气污染的一个重要组成方面。空气科学中的一些悬浮气体颗粒通常可以长或短时间连续悬浮在大的空气中。环境保护管理部门将其在空气流体动力学粒子当量中的直径长度大于10um的可见悬浮粉尘颗粒粒子称为可见悬浮粉尘，它们在高度静止时的空气中会快速转向沉降；而在空气流体动力学粒子当量中的直径长度小于或或等于10um的可见悬浮粉尘粒子则被称为可吸入悬浮粒子。这些气体粒径小的悬浮颗粒不仅可以长一段时间直接漂浮在浅层空气中，很难完全沉降或达到深层地面，很容易直接被吸入我们人体肺和呼吸道，而且粒径越小，进入我们人体肺和呼吸道的深层位置也就越深,对肺和人体的健康危害就越大。研究全球大气中的粉尘废物含量的大气测量方法学也具有重要学术意义。因此,研制一种足够能同时实现粉尘实时浓度显示、体积小、重量轻、便携又同时能有效保护环境、防止造成大气污染的新型粉尘颗粒浓度自动测量仪,具有十分重要的技术意义。粉尘气体检测仪主要功能用于实时检测室内环境空气中的各种粉尘气体浓度。适用于工矿企业现场劳动管理部门产品生产现场大气粉尘颗粒浓度含量测定、环保质量监测管理部门现场大气环境粉尘浓度检测和大气污染源状况调查。在机械工业上常因粉尘给机械作业管理人员和安全设备生产人员造成极大经济危害。粉尘气体浓度过高还有可能直接导致大量粉尘发生爆炸。粉尘颗粒测试仪的开发研制应用可以方便的对出现粉尘颗粒浓度严重超标的各个作业管理场所及时清理提出整改意见,有效地可以保证每个作业场所人员的财产生命健康与安全。对大气环境质量进行污染检测的报警系统主要有温湿度污染检测报警系统、空气和有机废气污染检测报警系统、光化学物和烟雾污染检测报警系统、有机废物污染自动连续污染监测报警系统、燃气污染报警监测系统、粉尘物和颗粒污染检测报警系统等。1.2社会意义本系统设计的最终实现目的也就是通过智能单片机和数字控制系统技术的完美结合,实现环境二氧化碳含量检测的智能环境质量检测管理系统。该质量检测管理系统同时具有设备制造简单成本低、操作简单、测量结果精度高、显示迅速等多大优点。经过充分的现场调研、综合测量分析、判断和对环境的噪声方法数据进行分析比较以及对各种噪声测量方法的分析对比,本系统设计基于了以单片机为主的系统控制处理核心,采用自动显示屏噪声显示和自动蜂鸣噪声报警,实现高效的工作环境内大气二氧化碳排放浓度测量检测的主要功能。基于超微单片机的空气粉尘化学颗粒生物浓度测量检测仪的软件选题充分紧密结合了实际日常生活软件应用,通过此次的软件毕业设计考试能充分用户了解更多实际生活应用软件方面的相关知识,从前期的相关资料整理收集,再到中途的应用硬件集成电路设计、c编程语言软件编程以及最后一个阶段的软件功能设计调试等各一个方面都能进行系统的实践锻炼,提高了用户对所学到的知识进行解决实际应用问题的综合能力。同时基于微型单片机的新型粉尘作业颗粒生物浓度含量检测仪的开发研制应用可以方便地对发现粉尘颗粒浓度含量超标的各个作业管理场所及时清理提出整改意见,有效地可以保证每个作业场所人员的财产人身安全。同时对有效保护环境,防止造成大气污染,具有非常重要的应用意义。1.3研究内容1）二氧化碳，PM2.5等含量实时检测及显示。通过LCD1602实时地显示传感器检测到的数值。2)设置报警温度阈下数值的手动确定设置。通过四个监控按键即可实现室内二氧化碳含量和室外空气PM2.5控制阈值的自动设置,使得监控系统更加符合人性化、智能化,具有更高的实用价值。3)当PM2.5和二氧化碳含量超过阈值时，可以自动断开开关相应的电源继电器以及时驱动相关负载。通过小小的灯泡来指示哪一路灯在工作,以便于提醒其他用户。可以通过AT24c02存储断电阈下的值,实现电路断电值的存储。4)基于一台单片机的一台粉尘浓度颗粒生物浓度测定检测仪,这里不仅仅针对单机粉尘浓度测定方法进行做过多余的研究,重点是在研究基于单片机、粉尘浓度传感器、液晶电视显示器和屏幕等各个技术模块的检测功能的综合实现,从而可以实现检测系统中的总体检测功能,主要用于解决的几个技术问题:1.对单机粉尘浓度检测仪的技术方法进行深入研究。2.完成公司粉尘污染测试仪的产品方案设计和产品总体管理系统软件设计。3.完成操作系统内部硬件集成电路设计。4.完成企业系统管理软件以及系统结构设计。5.自动实现实时系统报警功能:可以实时自动显示烟气粉尘报警浓度值;通过报警按键自动设定实时报警阀浓度值;如果超过系统预设报警浓度时间还可以自动实现实时报警浓度提示。2硬件设计2.1系统方案设计检测系统总框图：系统硬件主要以一台STC89c52型数控单片机作为设计核心,通过软件LCD1602实时地自动显示温度传感器通过DHT11等温度检测器得到的温度数值，阀值数据可以通过软件at24c02存储，实现实时断电数据保存。过阀驱动相应的是由报警电路驱动。本技术研究中心设计的空气温湿度补偿控制器软件框图结构如软件图1所示图1空气质量监控系统主方框图2.2系统主要器件选择2.2.1单片机的选择方案一:STM32系列的单片机是一款不管是功能还是性价比方面都很好的，也是大部分专业人士所喜欢的。它基于一个名为ARMCortex-M的架构内核,专为那些可能需要快速实现各种高性能,低成本和低功耗的大型智能嵌入式应用而设的量身定制设计。它拥有一流的外设，它在功耗和集成方面也具有不错的性能。特点:1..核心:arm32-bitcortex-m3cpu,最大一个硬件周期工作频率72mhz,单位为硬件运行周期工作频率函数乘法,硬件工作周期频率除法。2.内存:片上还安装有一个集成32-512kb的高速闪存。6-64kb的硬盘内存和4sramr的硬盘内存。3,时钟,复位,电源管理:通过时钟电源,i/o三个控制接口同时进行驱动一个有源时钟电压。por、pdr和一个独立可编程的高直流电压和低电流驱动检测器(pvd)。4-16mhz晶体振荡器。出厂前已成功测试校准一个小型嵌入式8mhzrc振荡电路。内部电路具有一个频率振荡范围大约为40khz的s-rc振荡电路。cpu两个自动时钟分别用于进行开锁和互相环。32千赫晶体振荡器,带有频率rrtcr和相位自动校准。4.支持音频信号调试模式:系统支持音频串行模拟音频信号调试(swd)和串行iijtag音频调试两种接口。方案二：stc51系列单片机。最早是英特尔推出的。结构非常的典型，总线非常的完善，所以经常用于那种专门寄存器的集中管理和很多的总线的一个逻辑位移等指令系统。有利于了以后的各类型单片机的发展。51单片机为什么变得这么好用呢，原因如下:1、它有一个处理器，是一个从内部硬件到软件的一个逐位操作系统。它可以通过传送、置位或者清除等一些功能处理一些寄存器，并且他的对象是位不是字或字节。它的功能非常齐全，使用方便。2.同时在片内RAM段专门开了一个双功能地址段，使用起来极其灵活。这个功能无疑为用户提供了极大的便利。3.乘除这个指令,给很多编程人员带来方便。许多8位元的微控制器本身没有数位乘法运算功能,因此在应用做数位乘法时需要编译一个数位子程序进行调用非常不方便。比较这两种芯片方案,因为我在校期间分别学习过数字电路、单片上电机工作原理、c编程语言以及编程,综合性地考虑了使用单片机各组成部分的硬件资源和在校学生之间所能同时获得的技术资源,经过比较并按设计师的要求,我最终选择了要使用stc等一系列新的芯片方案来设计完成。而且,学校还为其提供了一个相应的专业硬件课程操作学习平台,在实践中硬件操作学习起来更加方便,因此,stc都是更合理的学习选择。本控制系统主要选用stc89c52单片机作为系统主控控制芯片。这种软件设计直接运行就已经足够了,而且不仅价格便宜,下载应用程序也很方便。2.2.2传感器的选择1)温湿度方案一:只需选择数字dds18b20温度传感器监控模块即可作为监控主机进行温度自动控制监测温度控制系统模块。ds18b20是一个基于线的点和点非线性的微型无线数字温度传感器。他们也都拥有自己独特的射频单线通信接口。方案2:选择DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一个集成的数字温度和湿度集成传感器。它主要产品设计部分应用了专门的各种类型数字化和各种模块化的温度信号处理数据采集器和处理控制技术及各种数字化和温湿度参数测量量的传感器和控制处理技术,确保了该类系列产品在温度测量量和温湿度参数传感控制方面始终能够同时具备极高的数据测量精度可靠性和卓越的长期稳定。这种温度传感器由小型数位电阻式温湿度自动控制元件和ntc两种模式电阻温度控制处理元件直接串联组成,并与一个高性能8位的温控单片随机信号交换器直接连接。所以这种空气系列产品在国内外空气产品开发市场上就已经充分切实表现和突出了它在技术品质上的具有重大突破、超快的产品市场活动响应、抵抗各种外界空气干扰的环境防御能力好、性价比很高等几大主要特点。测量范围内的温度范围为20%~90%RH，0℃~50℃。其中就是测温度的精度额定值一般为-\+2℃,测湿度的精度额定值一般为-\+5%RH。完全很好地满足了本次毕业设计的实际需要。经上述的分析,方案一尽管其精度较为准确。而又略微明显重大复杂。方案2即使方案1不能实现高精度测量。却又无法完全满足所需要的设计。而且简单快捷。系统的可靠和稳定。而且拥有超高的品质和性价比。故在此时选取方案二。MH-Z14A二氧化碳传感器的概述mh-z14a通用二氧化碳检测气体质量传感器(以下具体简称二碳传感器)是它是一种国际通用的智能型小型气体传感器,它主要利用非色散的近红外(ndir)检测原理可以检测不同空气环境中的氧碳co2,具有良好的化学选择性和无氧化的依赖性,寿命长。内置电源温度自动补偿;同时它还具有多种数字信号输出、模拟输出及pwm三种输出,方便使用。这个传感器能够把气体检测，光路设计与电路设计和在了一体。如图2图2MH-Z14A二氧化碳气体传感器气室散热面板表层采用高级双层镀金薄膜镀层氧化处理，防水又同时耐防潮和腐蚀；电器具有相对高灵敏度、低耗电和高功耗优异的输出温度控制稳定性；电池采用输出温度自动线性补偿，卓越的输出温度自动线性控制信号进入输出;电池可以同时提供多种串口、模拟、多种温度波形等多种信号输出温度控制实现方式;确保电池容量使用寿命长；同时可有效对抗各种外界电解水汽源的电磁干扰、不受外界电解水中毒。校准零点锁定功能:为了更加方便帮助用户锁定校准零点,传感器还具有三种零点的校准操作方式：手动锁定校准零点、命令锁定校准零点和自动锁定校准零点。零点相位校准这些功能都主要是用于指零点校准400ppm。手动校准零点：手动高低电压实时校准零点的方法就是将手动电压校准传感器的一个HD引脚进行增加一个输入端的电压并达到一个固定低电平(0V)之后后再进行手动电压校准，低电平手动校准一般需要手动电压持续7秒以上。在我们开始进行校准零点之前，请务必首先确保每个浓度传感器在400ppml的最高浓度下稳定连续工作运行20分钟以上。自动校准功能:自动零点校准仪的功能主要是广泛指可在传感器连续工作运行稳定一段时间后，根据周围环境气体浓度变化智能自动判断零点并自行自动校准。校准工作周期一般是从启动上述供电系统运行开始起每24小时自动进行校准一次。自动长度校准的零点长度是400ppm。自动温度校零器的功能非常适合于应用于各种办公室外环境,家庭环境。但是，它不仅的适合广泛用于各种农业用的温室，农场，冷库等工业场所。在这种情况地方，应及时关闭自动零点温度校准器的功能。关闭后,要求系统用户定期自动检测每个传感器的零点，命令自动调零或必要时可以手动关闭调零。粉尘传感器的选择粉尘颗粒浓度测量检测仪的一个核心部件为它是一个粉尘浓度传感器[10]。它的类型选择直接性的影响关系到了你测量程的数值大小以及如何测量实验结果的准确度等程度。考虑到它与多个单片硅电机一起同时工作,也非常有必要对每个电源输出电压的进入输出电路保持谨慎。本系统设计主要采用夏普公司的gp2y1010au0f小型粉尘颗粒浓度测量传感器。如图3图3SHARPGP2Y1010AU0F粉尘浓度传感器4)甲醛模组ZE08-CH2O1、产品描述ze08-ch2o通用电化学材料甲醛聚合模块图这是一种相对通用和小型化的甲醛模块。利用分子电化学检测原理成功实现了针对空气中气体储存的1och2o3等物质可以进行化学检测,具有很高的化学选择性,稳定性高等级。内置温度传感器，可轻松实现对车内温度的自动补偿;同时还分别具备了具有数字插入输出和具有模拟输入电压的两种输入,方便于实际使用。设计开发生产和研制造出并开发生产出的各种新型通用式电子气体化学检验电路模组。如图4图4甲醛模组ZE08-CH2O2、模组特点高精度、高分辨率、低功耗、使用寿命长,提供数字uart、模拟进出输入温度电压模拟温度输出信号、pwm模拟温度电压波形等多种温度电压输出信号控制显示方式,高稳定性,优异的化学耐温度和化学耐热腐蚀和超高温度化学抗干扰能力,自动实现温度电压变化自动补偿出色的非接触式温度线性信号输出2.2.3显示器选择方案方案一:该机内部采用12864液晶电视组合显示屏。液晶汉字显示软件模组为128×64点阵显示英文字体汉字作为比较图形化的一种液晶汉字显示软件模组,可同时自动显示多种英文汉字和多个英文字体图形,内置8192个字符点阵英文汉字(16x16点阵)和128个字符(8x16点阵)。和64x256点阵一样可以同时显示一个ram(gdram)。它同时它也就是可以与它的i,cpu直接地互相连接它集成一个网络接口,提供两种不同接口面向两种用户界面的模拟网络连接接口实现解决方式,也许它可以看作是直接用来同时在线并行连接一台32位两个数字模拟微处理机:8-位的两个数字模拟接口并行和16位两个数字模拟串行两种不同的网络接口可以进行网络连接。它还同时拥有多种特殊的显示功能:其中包括彩色光标自动显示、画面快速转动、睡眠状态模型等。方案二：采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602A是一种工业字符液晶，可以同时显示16x02或32个字符。（16列2行）。但是只能显示字母、数字和符号。显示效果简单。总结:在系统编程和综合使用各种技术软件方面,二者的工作难度一般差不多,原理一般差不多,都主要用途是用于写进程命令、编进程地址、编进程数据等。当然12864液晶屏不仅仅是可以直接让你的字符量显示得更加全面,字符量也同样可以变得更大。与1602液晶大尺寸屏幕、12864能够更加形象具体准确地直接自动实现企业所有人员都需要的各种信息综合显示。尽管1602液晶电视显示器已经可以直接满足这一基本设计要求。网上商店进行购物其实可以做到买得比较廉价,最低廉的价格大概可以在六块五毛一分钱左右。而12864液晶电视上的显示屏最便宜的也至少也只仅仅需要四十块甚至一毛钱。在汽车造价上的这个角度上再来进行考虑,当然还是更应该以那些价格低廉的车为首。而lalcd1602a是最好的选择。2.3系统硬件电路设计2.3.1最小系统原理图单片机最小功率控制电路系统主要由四个电源接口,开关,时钟控制电路,下载控制接口,复位控制电路及STC89c52单片发电机组如图5图5单片机最小系统原理图复位运算电路:1)例如,就算切断89c51单片机的一个rst引脚输出后达到一个高电平并且能够继续一直保持一个周期2个相同工作量的机器时，单片的电机内部才可以开始继续执行一个自动复位循环运算电路操作，一般采用两种工作方式就是上级供电自动循环复位和下电按钮自动循环复位。最简单的一种是上功率或下功率自动模拟复位控制电路，外部自动复位控制电路使复位电容器通过充电和放电电流的方法自动完成是通过上功率或下功率自动控制复位的电路之一。只要vcc的自动上升时间不超过1ms或超过1ms，就可以正常进行自动上升放电复位。除了有时需要手动断电复位之外，有时它还可能根据实际需要按下复位按钮来手动断电复位。本次全新设计即使最常用的一个移动按键无需移动即可手工进行复位。按键手动脉冲复位主要方法分为手动电平式和手动脉冲复位方法两种。由于输出rst(9)端与进入输出电源线的额定电源电流vcc之间没有接通导致额定电源水平电压复位。手动开关复位装置的电路结构如下图6所示。使用12mhz时钟，时钟设备的频率为c为10uf，R为10k。图6手动复位电路图时钟电路：STC89C52RC微控制器的通常以两种方式产生:一种是通过外部内模式，另一种是通过内部模式。89s51单片机内部还分别设有一个振荡电路。只要一个主控单片机的引脚板在xtal1(18)和它的引脚xtal2(19)引脚之间需要外接一个新的石英晶体(以下本文简称晶体振荡器)，就已经可以直接构成一个新的自激时钟脉冲振荡器,在整个主控单片的驱动电机内部自动不断产生时钟脉冲输出控制器的信号。图7中所示稳压电容器受控电阻电路c1和受控电容电阻c2的主要工作功能分别主要是通过控制振动频率滤波振动稳定和谐振滤波频率振动快慢。电容电阻值为5~30pf，典型电阻值为30pf。图7振荡电路图下载软件接口：可编程(ISP)这个基本特性是stc89c52系列每台单片机都必须具有的，ISP的最大一个优点之处也就在于:我们不仅可以为它省去了额外花费时间购买一台非常通用操作主机的可编程器,单片机在自己的一个主机用户程序操作系统上立即的就有了可以自动对它进行直接的的下载/自动安装的并烧录自己的一个主机用户程序，而我们无论何必将一台单片机从已经进行开发和设计生产好的一个单片的主机中直接拆下,再用一台非常通用的主机编程器将一个应用程序的源代码直接进行烧录并将其安装在一个单片的主机内部。有些基于应用程序尚未开始设计和完成定型的技术产品组却能够一边持续开发和批量生产，一边持续改进和不断完善，加快了这类技术产品已被推向市场的发展步伐，减小了这类新技术产品因为软件缺陷而可能带来的生产成本和技术风险。系统主机中可以将一个应用程序或者移动设备上的一个单片从主机中进行下载是由于该仿真模块用户可以直接在特定用户的一个目标操作，看看其运行试验结果的对与否，故用户无必要再使用软件仿真。当一个单片的随机信号发射器开始出厂的这个时候就已经被完全自动加密了。这种电机操作系统情况一般都是需要经过一个制冷微型单片机的硅片对电机内部一个小的电子放光电路进行放光后通过连接网络上网后再通过一个电子下载电路启动进行命令下载电流复位之后系统才能正常合法下载运行整个电机操作系统及其中的所有isp这个用户程序,例如从新的isp3.0/rxd中没有启动检测使用到的功能启动得到合法下载执行命令下载电流复位设置命令的下载电流就重新开始启动合法下载整个操作系统中的用户程序,没有检测得到找不到就系统会自动使整个操作系统重新启动复位至整个用程序下载地块。具体操作方式步骤如图8所示:图8下载接口电路图2.3.2蜂鸣器驱动原理图蜂鸣器的工作电源驱动正极一般是指直接在一个驱动电源的另一负极上,根据每一个电源单片机的工作电流不同特点,并且不够大只能直接用来驱动一个蜂鸣器。所具备两个输出饱和特点的三极晶体管，利用了两个三极晶体管的两个输出具有饱和、截止等两个输出饱和特点而把它们的组合并整合了在一起来从而直接构成一个开关电路。p20为电极高电平时其其基极与集线器电极之间的反向逆转相对偏置,不导致全通。电路可以运行,蜂鸣器也可以运行,单片机仅仅运行这是因为我们需要一个分别能够同时吸收娇小开关电路的输入和输出和电流的电路驱动控制装置。如图9图9蜂鸣器驱动原理图在这种仪器设计中,使用了一个自激式的蜂鸣器。当灰尘的含量浓度已经大于系统设定值时,蜂鸣器系统会自动发出噪声警报。自激式的蜂鸣器由直流输入电压信号驱动,不一定需要由任何交流输入信号电压驱动。将一个驱动放大电流水平放大输出连接到一个驱动端口并通过驱动放大输出电路驱动电流以使驱动蜂鸣器发出声音，这非常简单。报警电路如图10所示。图10声光报警电路图2.3.3甲醛模组原理图每个信号交换器节点和每个甲醛数据采集处理模块与每个专用单片机之间的信号数据交换必须保证是单向的，只要您需要一个甲醛采集模块同时向一个点发送信号给MCU用户，就可以轻松完成。因为单片机只根据内部信号处理自动接受用户数据，不向用户主机发送任何信号。故而把一个小型甲醛危害检测模组的小型化和数据输入读出接口输入引脚通过一个连接接口安装到一台小型单片式计算主机上的一个小型化的数据输入读出接口输入引脚中。见图11图11甲醛模组原理图2.3.4DHT11传感器模块电路设计将整个stc89c51系列智能单片与DHT11传感器连接起来还是不难的。同时进行一个串行串口发送数据信号,也是说就是一个数据输出口是可以直接用单片机的P2.0口接器。由于一个测量精度范围内的电路长度小于20米,建议先增加一个5k的上拉电阻,因此在一个传感器的总线pin2口与开关电源之间需要连接一个5k上拉电阻。而温度传感器的输入电源输出端口电路pin1和端口pin4分别同时接口于单片机的vdd和gnd端。传感器的第三脚可以悬浮也可放置。原始dht11传感器的集成电路设计原理及框图结构如下图12所示:图12DHT11电路原理图2.3.5粉尘传感器灰尘粒子对光线具有很强反射性的作用。空气中含有浮尘越多,对光的光线反射越大效果就越强。当红色紫外线源在发光电子二极管上所发射的红外光谱线强度一定时,光电电子晶体管激光接收器受到的红外光越强,说明对于粉尘的激光反射催化作用越强,那么说明粉尘反射浓度越大,粉尘传感器的引脚连接见图13。图13粉尘传感器的引脚连接2.3.6LCD1602原理图1602LCD采用标准16脚带背光接口。VL是液晶显示器的对比度调节端子。电源连接时对比度最弱，接地时对比度最高。作为输出指令字节。验证时一般都会要求每个有源外接线头都插上一个拉线电阻。见图14图14LCD1602原理图2.3.7继电器模块电磁自动滤波继电器一般可以认为由它发出电磁波的铁芯、线圈、连接磁铁、触点或发出电磁波的簧片等主要继电部件综合组成。只要在两个连接振动电机中枢的振动弹簧螺丝线圈两端附近分别施加一定的励磁感应电压，线圈就可以有这个机会产生一定的励磁电流，这样就可以产生相应的弹簧电磁回位效应的线圈，连接带铁可以有这个机会，在弹簧相应的电磁力场和吸引力的作用下，将电磁返回和弹簧的电磁拉力吸引到连接铁芯上，从而，原本与铁带相连的铁心动接触面两点与铁心静接触面两点相互振动吸引。所以当两个电磁铁和线圈弹簧开始逐渐停止连续性的供电后,电磁波的相互作用吸收力也就有可能会随之逐渐开始减弱或者随之逐渐消失,衔接的电磁线圈铁就是说它可能会在两个电磁铁和弹簧的相互作用逆转和互相作用电磁力场的相互回归中重新找到原来的由动触发触点位置,使原来的由动受点触发的连接点和原来静触点相互作用释放。为了能够完完全全实现多条导线能同时接通、切断，我才可以让多条导线一起吸收闭合和释放在这个整体微机集成电路控制系统。为了区别静态继电器的各种“常开常闭”的触点，通常都是这样做：即当各种继电器的一个电源连接线圈不能正常进行通电时,“常开触点”会连续连续不能闭合或不能停止的一个接通状态；"常闭触点"则是会处于连续不能正常接通的连续停止闭合状态下。如果想要交流电低压自动断电控制和直流电高压自动控制操纵，这时继电器就得需要具有两股自动控制电路。一个PNP型的三极管是在电路设计中作为阀门使开关继电器驱动实验室进行开关驱动,当这个阀门的值设定大于这个设定时,单片机就直接会由一个新的高电平不断跳转而来的变为一个新的低电平，三极管阀的引导下所通过的开关继电器被开关吸收闭合,继电器就直接起到了整个开关的驱动作用，可以直接带来整个驱动器的负载。硬件设计集成电路的基本结构如图15波形所示:图15按键控制电路图2.3.8阀值设定模块温湿度测量阈值控制数据分别存储在基于EEPROM的两个芯片组AT24c02中,并且它们分别可以由两个k1-k4按键分别进行自动调节和存储保存,其中包括k1为对热温度测量阈值控制上限的持续增加,k2为对冷温度测量阈值控制上限的减小,k3为对温湿度测量阈值控制上限的持续减少,k4为对温湿度测量阈值控制上限的持续减少。AT24c02是基于IIC的一个集成芯片,其它的集成电路基本结构如下图图16所示:图16AT24C02的芯片引脚图键盘电路设计:像粉尘类的在环境中的浓度和流动量都是不一样的，导致我们在不同的场景下所接受的量也是不一样的，所以在不同的环境里需要设置不同的参考值，一旦当测量数值超过了设定值，检测仪开始报警，如果出现报警我们就可以马上采取相应措施。这个模块使用的是独立按键方式，在开机状态下，如果想加大报警值就要长按S3按键，减小报警值就要去长按S4按键。只要按键一弹起，单片机的P34引脚和P35引脚就可以连接到VCC通过两个10k电阻，为了保持高电平。反之按键，这P34引脚和P35引脚与GND相连，单片机就会因为检测到电平信号而产生变化，从而实现对报警值的累加或递减。电路图如图17所示：图17按键电路图2.3.9系统电源及程序下载电路设计为了能够使整个系统稳定性的运行,电源控制电路非常重要。在本产品设计中的它采用了两种解决方案为供电系统内部供电：5V直流USB电源和三节1.5V碱性干电池。只需将两个电源的电路正极和电源负极分别置于连接在一到两个电源接口的引脚4和引脚1即可。其中一个电源接口的2脚和3脚分别被连接到一个单片机的一条TX和一个RX接口两端,可以同时实现工程数据的模拟串行串口传输,完成应用程序的并行下载。见图18图18供电及程序下载电路图3系统软件程序设计3.1程序结构流程图现在也已经对准备进行的设计课题有了一个整体的认知，要对整体课题分成几个模块，并且对每个子模块实现它的功能，最后在连接一起。所以再创建一个程序框架的设计工作流程图，组成总的程序。主流程图如如图19所示：图19主程序流程图3.2液晶显示模块设计液晶电视显示指令模块本身其实就是一个缓慢的自动显示指令元件,在我们开始自动执行每条显示指令之前都必须需要特别注意的是确认该显示模块的工作忙度被标识为一个低电平，表示如果工作人员忙，则此项显示的指令就可能会出现自动失效的现象，如果需要开始进行就要先通过指令输入所要显示字符的文件地址，目的是让这个显示模块明确这个字符的位置，这样就可以显示字符了。1602液晶电视显示器的模块主要是因为可以和STC89c52直接连线进行视频通信。软件工作流程主框图显示如下图图20所示图20液晶显示模块程序流程图3.3传感器模块设计新一代无线数字信号传感器不再仅仅需要外部的ad转换接口模块，易于使用，并且已经越来越多地使用。DHT11传感器，它可以使监控系统结构设计更加简单，控制方便，易于设计实现，具有更多的优点。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。DHT11传感器模块的软件流程图如下图21所示。图21DHT11传感器模块程序流程图甲醛模组ZE08-CH2O的校验和计算3.4蜂鸣器报警程序设计在该部分中，检测的数据发现大于参考值是，这个系统就会自动报警，会发出提示信号，这时就可以采取相关的措施等一些有用的办法去解决。该蜂鸣器是通过P3^3口与单片机相连。报警程序设计主要代码如下所示。4实验结果运行与分析4.1传感器使用注意事项1，不管是在传感器焊接，组装还是使用过程时，一定要注意不能在任何方向上让镀金塑料腔承受压力。2，在传感器处于狭窄的一个空间是，要保证空间内有良好的通风，并且两个扩散窗必须处于一个通风良好的位置。3，传感器使用应注意远离其他热源,避免受到阳光间接直射或其他有害热辐射。4，建议不超过6个月，传感器就要校准一次，并且定期。5，在使用传感器时，不可以长时间在粉尘密度高的一个环境下。6.为了能保证电源传感器前端能够正常运行工作,供电输入电压须始终保持在4.5v~5.5vdc电压范围中,供电输出电流须不可能低于150ma,不在此电压范围内,可以认为会导致传感器发生故障,传感器前端输出的电浓度可能偏低诱导或传感器不能正常运行工作。7.手动指定校准零点或自动发送指定命令自动校准零点时,须在稳定的惰性气体密度环境(400ppm)下连续运行工作20分钟以上。4.2KEILuVision4的使用该集成系统开发软件环境主要是以软件工程的管理方法方式来进行管理文件的,而且并不是单一一个文件的管理模式。所有的项目文件当中包括源代码程序(其中包括新的c语言程序、汇编语言程序)、头代码文件、说明性的工程技术说明文档都已经可以直接放在一个工程项目管理文件里统一进行管理。通常按照以下几个步骤表来创建一个keilc51应用程序。（1）创建一个工程项目文件；（2）新建一个新文档；（3）输入所需程序代码；（4）文件保存时所创建的项目源程序以及项目设计文件(用c语言所编程，所以保存时文件名具有扩展名.c）；（5）在项目中加入源程序文件；（6）软件用户自行编写程序后,可以通过进行编译,调试和使用编辑软件生成一个基于十六进制编程代码的源文件。首先,设置我的应用项目,打开我的要对项目进行设置的子菜单,然后再次通过单击右键开始进行设置。图22对工程进行设置（7）把晶振频率设为11.0592。图23设置晶振频率(8)在输出选项卡页面上检查“生成十六进制文件”，并保存退出设置菜单。图24允许生成二进制文件(9)首先单击编译，然后单击创建目标文件。如果没有错误，则可以生成十六进制文件。图25编译建立目标文件4.3stc-isp芯片刻录软件的使用(1)自动安装端口连接驱动程序,将一个微控制器端口连接到一台计算机,并自动打开端口stc-isp。(2)选择单片机的类型为STC12C5A60S2。(3)刚刚生成的十六进制文件用Keiluvision4打开。图26选取生成的hex文件(4)自动识别选择正确的每个com接口通信设备端口,并在每个通信接口设备管理器中自动识别检查所有的需要自动连接的每个通信单片机的所有每个通信接口设备上的端口号。波特率通常来说是一个软件默认的。其他一些特殊选项不再是可能的这需要我们进行重新设置。点击直接进行下载,然后这个程序单片机就可以开始工作可以直接无线上网进行供电了,完成之后这个程序就会进行自动刻录。图27选对COM口并开始烧录在本文的设计中,通过测试每个使用模块执行程序的联合操作和系统调试以及每个使用模块的程序联合操作调试,确认了该模块程序本身没有任何错误。4.4keil与Proteus联调（1）首先需要安装带有proteus和带有keil(此驱动程序用户可以通过驱动带有proteus和带有keil2或keil3的软件联合进行调试)（2）安装keil和Proteus驱动程序（3）安装联合调试驱动程序，注意:该驱动程序与keil主机安装在同一系统文件夹中（4）单击Keil软件上的“项目菜单/目标选项”选项或单击工具栏上的“target选项”按钮，弹出一个窗口，单击“调试”按钮，出现如图27所示的页面。图28Debug界面在随后出现的一个对话框中,在文件右列顶部的下拉开始菜单中选择"ProteusVSM"。monitor-51driver"。并且还点击前面的"也可使用"以指示所选的点。再点击"setting"按钮,设置通信接口,在"host"后面添上"127.0.0.1",如果使用的不是同一台电脑,则需要在这里添上另一台电脑的IP地址(另一台电脑也应安装Proteus)。在"port"后面添加"8000"。设置好的情形如图所示,点击"ok"中的按钮点击即可。最后将整个工程文件编译,进入工程调试运行状态,并开始运行。（5）Proteus的设置进入一个proteus的世界isis,鼠标点击左键之后点击开始菜单"Debug",选中"useromotedebugermonitor",如下下图28所示。之后你就可以直接实现一个keil和一个proteus的数据连接合并调试。图29联调界面（6）调试方法a)在Proteus中建立51单片机的电路图B)编译十六进制文件，准备下载到Keil中的51微控制器c)右键单击Proteus中的微控制器并下载hex程序d)在Proteus里->Debug->Start/restartdebug或者下面的“|>”按钮e)在其中Keil里->Debug->Start/StopDebugSecssion或者按快捷按钮f)就在Keil里调试程序，在Proteus里面看仿真现象4.5硬件调试画出一份说明焊接电路板的工作图和原理的电路纸图后,就要按照该电路图纸要求来手工进行焊接电路板的硬件结构图和电路实物的手工切割焊接。焊接好的上网开关有源电路板在每次进行上网焊接通电之前后都必须一定得经过多次通电调试,以免没有可能直接发生某些上网通电电压短路从而直接烧毁某些开关元器件或者因为焊接损坏开关断路器而焊接导致的某些开关元器件发生上网通电短路无法正常运行工作。下面简要的的介绍了在一些硬件操作系统中的调试以及运行系统过程中我们可能也会出现的一些常见问题。（1）系统电源供电路调试在电源供电电路接口电源vcc与电源gnd的两端分别接上两个电源后,闭合电源开关,发现两个电源接口指示灯不亮,用万用电电表进行检测后看到电源usb与提供电源接口的1脚和4脚之间有一定电压,猜想这是发光开关二极管的电源正负极可以接反。后来经过调换电路正负极后,发光光电二极管正常运行工作。（2）液晶显示模块电路的调试通电后，液晶屏幕虽然发现亮度明了,但是仍然未被发现进行显示和插入输出任何一个字符，然后用螺丝刀轻轻转动调节一下液晶电位器，发现此时液晶电位器上的自动旋钮仍然一直位于最左端,说明此时液晶屏幕上的灰度低于系统的数值最低,将其向右向左反复旋转后,屏幕仍然发现可以清晰地自动进行显示和插入输出任何字符并将信息输出来。（3）24C02存储器电路的调试系统在被通电后，显示屏会出现一个固定值，固定的报警值，但是用按键变换报警浓度范围值后，又会显示相同的报警值，这就说明改后系统并没有自己保存。经过仔细的检查，导致该问题的是24 C02的WP