99基于單片機的空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)主要器件選擇分析案例1.1單片機的選擇方案一:STM32系列的單片機是一款不管是功能還是性價比方面都很好的，也是大部分專業(yè)人士所喜歡的。它基于一個名為ARMCortex-M的架構(gòu)內(nèi)核,專為那些可能需要快速實現(xiàn)各種高性能,低成本和低功耗的大型智能嵌入式應(yīng)用而設(shè)的量身定制設(shè)計。它擁有一流的外設(shè)，它在功耗和集成方面也具有不錯的性能。特點:1..核心:arm32-bitcortex-m3cpu,最大一個硬件周期工作頻率72mhz,單位為硬件運行周期工作頻率函數(shù)乘法,硬件工作周期頻率除法。1.內(nèi)存:片上還安裝有一個集成32-512kb的高速閃存。6-64kb的硬盤內(nèi)存和4sramr的硬盤內(nèi)存。3,時鐘,復(fù)位,電源管理:通過時鐘電源,i/o三個控制接口同時進行驅(qū)動一個有源時鐘電壓。por、pdr和一個獨立可編程的高直流電壓和低電流驅(qū)動檢測器(pvd)。4-16mhz晶體振蕩器。出廠前已成功測試校準一個小型嵌入式8mhzrc振蕩電路。內(nèi)部電路具有一個頻率振蕩范圍大約為40khz的s-rc振蕩電路。cpu兩個自動時鐘分別用于進行開鎖和互相環(huán)。32千赫晶體振蕩器,帶有頻率rrtcr和相位自動校準。4.支持音頻信號調(diào)試模式:系統(tǒng)支持音頻串行模擬音頻信號調(diào)試(swd)和串行iijtag音頻調(diào)試兩種接口。方案二：stc51系列單片機。最早是英特爾推出的。結(jié)構(gòu)非常的典型，總線非常的完善，所以經(jīng)常用于那種專門寄存器的集中管理和很多的總線的一個邏輯位移等指令系統(tǒng)。有利于了以后的各類型單片機的發(fā)展。51單片機為什么變得這么好用呢，原因如下:1、它有一個處理器，是一個從內(nèi)部硬件到軟件的一個逐位操作系統(tǒng)。它可以通過傳送、置位或者清除等一些功能處理一些寄存器，并且他的對象是位不是字或字節(jié)。它的功能非常齊全，使用方便。1.同時在片內(nèi)RAM段專門開了一個雙功能地址段，使用起來極其靈活。這個功能無疑為用戶提供了極大的便利。3.乘除這個指令,給很多編程人員帶來方便。許多8位元的微控制器本身沒有數(shù)位乘法運算功能,因此在應(yīng)用做數(shù)位乘法時需要編譯一個數(shù)位子程序進行調(diào)用非常不方便。比較這兩種芯片方案,因為我在校期間分別學習過數(shù)字電路、單片上電機工作原理、c編程語言以及編程,綜合性地考慮了使用單片機各組成部分的硬件資源和在校學生之間所能同時獲得的技術(shù)資源,經(jīng)過比較并按設(shè)計師的要求,我最終選擇了要使用stc等一系列新的芯片方案來設(shè)計完成。而且,學校還為其提供了一個相應(yīng)的專業(yè)硬件課程操作學習平臺,在實踐中硬件操作學習起來更加方便,因此,stc都是更合理的學習選擇。本控制系統(tǒng)主要選用stc89c52單片機作為系統(tǒng)主控控制芯片。這種軟件設(shè)計直接運行就已經(jīng)足夠了,而且不僅價格便宜,下載應(yīng)用程序也很方便。1.2傳感器的選擇1)溫濕度方案一:只需選擇數(shù)字dds18b20溫度傳感器監(jiān)控模塊即可作為監(jiān)控主機進行溫度自動控制監(jiān)測溫度控制系統(tǒng)模塊。ds18b20是一個基于線的點和點非線性的微型無線數(shù)字溫度傳感器。他們也都擁有自己獨特的射頻單線通信接口。方案2:選擇DHT11作為設(shè)計的溫濕度檢測模塊。DHT11是一個集成的數(shù)字溫度和濕度集成傳感器。它主要產(chǎn)品設(shè)計部分應(yīng)用了專門的各種類型數(shù)字化和各種模塊化的溫度信號處理數(shù)據(jù)采集器和處理控制技術(shù)及各種數(shù)字化和溫濕度參數(shù)測量量的傳感器和控制處理技術(shù),確保了該類系列產(chǎn)品在溫度測量量和溫濕度參數(shù)傳感控制方面始終能夠同時具備極高的數(shù)據(jù)測量精度可靠性和卓越的長期穩(wěn)定。這種溫度傳感器由小型數(shù)位電阻式溫濕度自動控制元件和ntc兩種模式電阻溫度控制處理元件直接串聯(lián)組成,并與一個高性能8位的溫控單片隨機信號交換器直接連接。所以這種空氣系列產(chǎn)品在國內(nèi)外空氣產(chǎn)品開發(fā)市場上就已經(jīng)充分切實表現(xiàn)和突出了它在技術(shù)品質(zhì)上的具有重大突破、超快的產(chǎn)品市場活動響應(yīng)、抵抗各種外界空氣干擾的環(huán)境防御能力好、性價比很高等幾大主要特點。測量范圍內(nèi)的溫度范圍為20%~90%RH，0℃~50℃。其中就是測溫度的精度額定值一般為-\+2℃,測濕度的精度額定值一般為-\+5%RH。完全很好地滿足了本次畢業(yè)設(shè)計的實際需要。經(jīng)上述的分析,方案一盡管其精度較為準確。而又略微明顯重大復(fù)雜。方案2即使方案1不能實現(xiàn)高精度測量。卻又無法完全滿足所需要的設(shè)計。而且簡單快捷。系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定。而且擁有超高的品質(zhì)和性價比。故在此時選取方案二。MH-Z14A二氧化碳傳感器的概述mh-z14a通用二氧化碳檢測氣體質(zhì)量傳感器(以下具體簡稱二碳傳感器)是它是一種國際通用的智能型小型氣體傳感器,它主要利用非色散的近紅外(ndir)檢測原理可以檢測不同空氣環(huán)境中的氧碳co2,具有良好的化學選擇性和無氧化的依賴性,壽命長。內(nèi)置電源溫度自動補償;同時它還具有多種數(shù)字信號輸出、模擬輸出及pwm三種輸出,方便使用。這個傳感器能夠把氣體檢測，光路設(shè)計與電路設(shè)計和在了一體。如圖2圖2MH-Z14A二氧化碳氣體傳感器氣室散熱面板表層采用高級雙層鍍金薄膜鍍層氧化處理，防水又同時耐防潮和腐蝕；電器具有相對高靈敏度、低耗電和高功耗優(yōu)異的輸出溫度控制穩(wěn)定性；電池采用輸出溫度自動線性補償，卓越的輸出溫度自動線性控制信號進入輸出;電池可以同時提供多種串口、模擬、多種溫度波形等多種信號輸出溫度控制實現(xiàn)方式;確保電池容量使用壽命長；同時可有效對抗各種外界電解水汽源的電磁干擾、不受外界電解水中毒。校準零點鎖定功能:為了更加方便幫助用戶鎖定校準零點,傳感器還具有三種零點的校準操作方式：手動鎖定校準零點、命令鎖定校準零點和自動鎖定校準零點。零點相位校準這些功能都主要是用于指零點校準400ppm。手動校準零點：手動高低電壓實時校準零點的方法就是將手動電壓校準傳感器的一個HD引腳進行增加一個輸入端的電壓并達到一個固定低電平(0V)之后后再進行手動電壓校準，低電平手動校準一般需要手動電壓持續(xù)7秒以上。在我們開始進行校準零點之前，請務(wù)必首先確保每個濃度傳感器在400ppml的最高濃度下穩(wěn)定連續(xù)工作運行20分鐘以上。自動校準功能:自動零點校準儀的功能主要是廣泛指可在傳感器連續(xù)工作運行穩(wěn)定一段時間后，根據(jù)周圍環(huán)境氣體濃度變化智能自動判斷零點并自行自動校準。校準工作周期一般是從啟動上述供電系統(tǒng)運行開始起每24小時自動進行校準一次。自動長度校準的零點長度是400ppm。自動溫度校零器的功能非常適合于應(yīng)用于各種辦公室外環(huán)境,家庭環(huán)境。但是，它不僅的適合廣泛用于各種農(nóng)業(yè)用的溫室，農(nóng)場，冷庫等工業(yè)場所。在這種情況地方，應(yīng)及時關(guān)閉自動零點溫度校準器的功能。關(guān)閉后,要求系統(tǒng)用戶定期自動檢測每個傳感器的零點，命令自動調(diào)零或必要時可以手動關(guān)閉調(diào)零。粉塵傳感器的選擇粉塵顆粒濃度測量檢測儀的一個核心部件為它是一個粉塵濃度傳感器[10]。它的類型選擇直接性的影響關(guān)系到了你測量程的數(shù)值大小以及如何測量實驗結(jié)果的準確度等程度?？紤]到它與多個單片硅電機一起同時工作,也非常有必要對每個電源輸出電壓的進入輸出電路保持謹慎。本系統(tǒng)設(shè)計主要采用夏普公司的gp2y1010au0f小型粉塵顆粒濃度測量傳感器。如圖3圖3SHARPGP2Y1010AU0F粉塵濃度傳感器4)甲醛模組ZE08-CH2O1、產(chǎn)品描述ze08-ch2o通用電化學材料甲醛聚合模塊圖這是一種相對通用和小型化的甲醛模塊。利用分子電化學檢測原理成功實現(xiàn)了針對空氣中氣體儲存的1och2o3等物質(zhì)可以進行化學檢測,具有很高的化學選擇性,穩(wěn)定性高等級。內(nèi)置溫度傳感器，可輕松實現(xiàn)對車內(nèi)溫度的自動補償;同時還分別具備了具有數(shù)字插入輸出和具有模擬輸入電壓的兩種輸入,方便于實際使用。設(shè)計開發(fā)生產(chǎn)和研制造出并開發(fā)生產(chǎn)出的各種新型通用式電子氣體化學檢驗電路模組。如圖4圖4甲醛模組ZE08-CH2O2、模組特點高精度、高分辨率、低功耗、使用壽命長,提供數(shù)字uart、模擬進出輸入溫度電壓模擬溫度輸出信號、pwm模擬溫度電壓波形等多種溫度電壓輸出信號控制顯示方式,高穩(wěn)定性,優(yōu)異的化學耐溫度和化學耐熱腐蝕和超高溫度化學抗干擾能力,自動實現(xiàn)溫度電壓變化自動補償出色的非接觸式溫度線性信號輸出1.3顯示器選擇方案方案一:該機內(nèi)部采用12864液晶電視組合顯示屏。液晶漢字顯示軟件模組為128×64點陣顯示英文字體漢字作為比較圖形化的一種液晶漢字顯示軟件模組,可同時自動顯示多種英文漢字和多個英文字體圖形,內(nèi)置8192個字符點陣英文漢字(16x16點陣)和128個字符(8x16點陣)。和64x256點陣一樣可以同時顯示一個ram(gdram)。它同時它也就是可以與它的i,cpu直接地互相連接它集成一個網(wǎng)絡(luò)接口,提供兩種不同接口面向兩種用戶界面的模擬網(wǎng)絡(luò)連接接口實現(xiàn)解決方式,也許它可以看作是直接用來同時在線并行連接一臺32位兩個數(shù)字模擬微處理機:8-位的兩個數(shù)字模擬接口并行和16位兩個數(shù)字模擬串行兩種不同的網(wǎng)絡(luò)接口可以進行網(wǎng)絡(luò)連接。它還同時擁有多種特殊的顯示功能:其中包括彩色光標自動顯示、畫面快速轉(zhuǎn)動、睡眠狀態(tài)模型等。方案二：采用LCD1602液晶顯示屏。LCD1602A是一種工業(yè)字符液晶，可以同時顯示16x02或32個字符。（16列2行）。但是只能顯示字母、數(shù)字和符號。顯示效果簡單?？偨Y(jié):在系統(tǒng)編程和綜合使用各種技術(shù)軟件方面,二者的工作難度一般差不多,原理一般差不多,都主要用途是用于寫進程命令、編進程地址、編進程數(shù)據(jù)等。當然12864液晶屏不僅僅是可以直接讓你的字符量顯示得更加全面,字符量也同樣可以變得更大。與1602液晶大尺寸