目錄一、PM2.5檢測裝置的設(shè)計與現(xiàn)………………1（一）概述……………………1（二）國內(nèi)外研究成果及發(fā)展方向…………2（三）粉塵檢測方法…………2（四）設(shè)計的目的及意義……………………3二、系統(tǒng)總體設(shè)計和主要芯片介紹……………3（一）系統(tǒng)總體設(shè)計…………3（二）主要芯片介紹…………32.1單片機……………42.2夏普粉塵傳感器………………52.3數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0832………………62.4液晶顯示模塊…………………7三、硬件部分設(shè)計……………8（一）硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計………8（二）硬件電路設(shè)計………93.2.1單片機最小系統(tǒng)……………103.2.2粉塵傳感器電路設(shè)計………113.2.3液晶顯示電路設(shè)計…………133.2.4報警電路設(shè)計………………14軟件部分設(shè)計……………15（一）開發(fā)環(huán)境及程序框圖………………16（二）主要程序設(shè)計………164.2.1主程序設(shè)計…………………174.2.2中斷程序設(shè)計………………17研究過程中的主要問題及解決辦法……18結(jié)論……………………19參考文獻(xiàn)……………………20附錄…………21PM2.5檢測裝置的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：隨著中國科技成長的逐步加快，社會經(jīng)濟(jì)正在高速進(jìn)步。與此同時，人們對生活環(huán)境的關(guān)注越來越高。需要利用科技產(chǎn)品檢查生活環(huán)境的狀況，以便及時做出應(yīng)對。隨著單芯片技術(shù)的快速發(fā)展，用單片機研究的檢測裝置正變得越來越便捷化和多樣化。因此，利用單片機技術(shù)設(shè)計便攜式PM2.5檢測報警裝置具有重要意義。 本文主要說明了基于微型單片機設(shè)計的空氣質(zhì)量PM2.5測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過單芯片和傳感器的組合實現(xiàn)了空氣粒徑的收集。收集的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)字，然后傳輸?shù)絾纹瑱C上.經(jīng)單片機計算后，顯示在液晶顯示器中.該設(shè)計對檢測空氣質(zhì)量，改善人們的生活質(zhì)量，促進(jìn)人們改善環(huán)境，改善健康具有重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：PM2.5檢測；單片機；傳感器技術(shù)隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人類對資源的掠奪性開發(fā)和以環(huán)境為代價的經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，人類的生存環(huán)境變得非常糟糕。因此，迫切需要保護(hù)環(huán)境并與環(huán)境和諧相處。由于環(huán)境問題日益突出，人類已開始用科學(xué)技術(shù)手段來檢測環(huán)境，以便找到相應(yīng)的措施來改善環(huán)境。PM2.5檢測裝置的設(shè)計與實現(xiàn)（一）概述自21世紀(jì)初以來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也帶動了測量技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)代控制設(shè)備與過去不同，其性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大改變。我們已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的信息時代。測量技術(shù)是當(dāng)今社會的主流，并廣泛滲透到應(yīng)用工程的各個領(lǐng)域。隨著單片機技術(shù)的快速發(fā)展，單片機技術(shù)開發(fā)的檢測儀器越來越小，越來越多樣化，但環(huán)境檢測的多功能設(shè)備很少發(fā)展。因此，開發(fā)一款便攜式PM2.5檢測報警裝置是很有實用價值的。國內(nèi)外研究成果及發(fā)展方向目前，國內(nèi)的塵埃檢測技術(shù)起步較晚，主要是采樣器和直讀式塵埃計，但近年來，隨著信息技術(shù)的成長和計算機技術(shù)的前進(jìn)，重慶煤炭科學(xué)技術(shù)研究院率先開發(fā)了GCG500粉塵濃度傳感器。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)其他廠商也生產(chǎn)粉塵濃度傳感器，其制造商包括鄭州廣利科技有限公司和江蘇三恒科技集團(tuán)。由重慶煤炭科學(xué)研究院自主研發(fā)的GCG500粉塵濃度傳感器在國內(nèi)市場得到廣泛應(yīng)用。它已在山東，山西，甘肅和內(nèi)蒙古使用。世界上許多國家在粉塵檢測領(lǐng)域做了大量研究，并開發(fā)了各種粉塵檢測儀器。例如，灰塵采樣器，直讀式灰塵探測器，灰塵濃度傳感器等，伴隨著灰塵濃度傳感器的誕生，它直接解決了粉塵采樣器和直讀式粉塵探測器無法實時監(jiān)測工作場所粉塵濃度的問題。國外代表產(chǎn)品包括英國Simslin系列顯示器，OSIRIS灰塵傳感器和計算機灰塵監(jiān)測系統(tǒng)，德國Dindall生產(chǎn)的TM系列灰塵監(jiān)測器。俄羅斯開發(fā)的II-101自動灰塵探測器，OSIRIS灰塵傳感器和計算機灰塵監(jiān)測系統(tǒng)。日本ShibataLV-5e，P5系列微電腦防塵監(jiān)控器，RAM系列實時防塵監(jiān)控器由美國開發(fā)，Auburn生產(chǎn)的塵埃雷達(dá)和3400塵埃監(jiān)測儀。其中，Sims-Lin系列監(jiān)視器，TM系列防塵監(jiān)視器，LV-5E，P5系列微電腦防塵監(jiān)視器均采用光散射法。（三）粉塵檢測方法粉塵測量方法主要包括光學(xué)方法，取樣方法和稱重方法，以及靜電方法。是通過不同的測量機制來分類的。（1）采樣稱重法不適合實時測量。（2）靜電法易受干擾，不適用于該設(shè)計。（3）光學(xué)方法可分為濁度法和散射法，濁度法廣泛用于測量國外煙霧濃度。測量的缺點是需要保持鏡頭的清潔。對于煙灰的測量，證實具有清潔正壓的保護(hù)風(fēng)可以實現(xiàn)對光學(xué)透鏡的保障。本文主要根據(jù)光塵測量原理-蘭伯特定律測量光通過待測材料。通過散射吸收減小光的強度，并且通過測量前后的光束通過強度比來測量介質(zhì)的灰塵濃度。（四）設(shè)計的目的及意義該設(shè)計的最終目標(biāo)是通過數(shù)控技術(shù)與單片機系統(tǒng)的結(jié)合，實現(xiàn)PM2.5的檢測和報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)成本低，操作方便，測量精度高，顯示速度快。通過對各種測量方法的綜合分析和比較，本設(shè)計采用單片機作為系統(tǒng)控制的核心，采用顯示屏和蜂鳴器報警，實現(xiàn)高效的室內(nèi)環(huán)境檢測功能。主要的設(shè)計內(nèi)容如下：（1）以stc89c52微控制器為控制核心。（2）用GP2Y1010AUOF傳感器采集粉塵顆粒大小。（3）液晶顯示器顯示所有測量數(shù)據(jù)。（4）按按鈕設(shè)置報警值。系統(tǒng)總體設(shè)計和主要芯片介紹系統(tǒng)總體設(shè)計設(shè)計主要包括MCU最小系統(tǒng)，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，灰塵傳感器，液晶顯示電路，復(fù)位電路和報警電路。芯片系統(tǒng)是工作的基礎(chǔ)。LCD電路實時顯示測量值和報警值。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。顯示模塊鍵盤輸入模塊STC89C52單片機最小系統(tǒng)顯示模塊鍵盤輸入模塊STC89C52單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位電路灰塵傳感器灰塵傳感器報警電路報警電路A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖各模塊功能如下：1．鍵盤輸入：用于對報警值的設(shè)定及調(diào)整2．顯示模塊：用于顯示值得顯示的系統(tǒng)測量和報警。3．復(fù)位電路：實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位。4．報警電路：實現(xiàn)系統(tǒng)的報警。5．粉塵傳感器：實現(xiàn)對粉塵顆粒的感應(yīng)。6．A/D轉(zhuǎn)換電路：實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換（二）主要芯片介紹2.1STC89C52單片機

STC89C52是8位微控制器。它有8K的系統(tǒng)可編程閃存。stc89c52雖然采用了傳統(tǒng)的mc-51核心，但是該芯片經(jīng)過了多次改進(jìn)，使其具有傳統(tǒng)51芯片所不具備的功能。STC89C52在單芯片上集成了智能8位CPU和系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了高度靈活和超高效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)閃存、512字節(jié)RAM、32位I/O線、看門狗定時器、內(nèi)置4KBEEPROM、MAX810復(fù)位電路，三個16位定時器/計數(shù)器，四個外部中斷和七個向量4級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行端口。此外，STC89C52還可以將靜態(tài)邏輯操作降至0Hz，支持兩種軟件選項以實現(xiàn)省電模式。在掉電保護(hù)模式下，保存RAM內(nèi)容，凍結(jié)振蕩器，并停止微控制器上的所有工作，直到下一次中斷或硬件復(fù)位。最大工作頻率35MHz，6T/12T可選。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2STC89C52結(jié)構(gòu)框圖此外，STC89C52的配置和設(shè)計頻率為12MHz，可在程序中進(jìn)行修改。在不處于活動模式時凍結(jié)振蕩器并保存ram數(shù)據(jù)，并停止其他芯片功能，直到外部中斷被激活或硬件復(fù)位。同時，芯片還具有三種封裝形式：PDIP、TQFP和PLCC，以滿足不同產(chǎn)品的需求。1.多功能I/O口STC89C52中有4個8位并行I/O端口：P0，P1，P2，P3。相應(yīng)的引腳分別為P0.0~P0.7，P1.0~P1.7，P2.0~P2.7，P3.0~P3.7，共32條I/O線。每根線可單獨用作輸入或輸出。（1）p0端口，為8位漏開雙向I/O端口。當(dāng)用作導(dǎo)出時，每個引腳可以驅(qū)動8ttl輸入負(fù)載。P0用于在編程閃存時接收代碼字節(jié);如果選中，則輸出代碼字節(jié)；此時，需要添加拉電阻。（2）P1端口；為8位雙向端口，里面有一個上拉電阻。在閃存編程和程序驗證中，P1端口接收較低的8位地址。此外，p1.0和p1.1的外部計數(shù)輸入（p1。0/t2）和時間/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.0/t2ex），如表1所示。表1P1口管腳復(fù)用功能端口引腳復(fù)用功能P1.0T2（定時器/計算器2的外部輸入端）P1.1T2EX（定時器/計算器2的外部觸發(fā)端和雙向控制）P1.5MOSI（用于在線編程）P1.6MISO（用于在線編程）P1.7SCK（用于在線編程）----字體、格式不對（3）P2端口；為8位雙向I/O端口里面有一個上拉電阻。當(dāng)P2端口用作輸入端口時，由于內(nèi)部上拉電阻，由外部信號拉低的引腳將輸出電流。（4）P3端口；為8位雙向I/O端口里面有一個上拉電阻。當(dāng)p3端口用作輸入時，由外部信號拉低的引腳將由于內(nèi)部上拉電阻而輸出電流。如果P3端口相同可用作某些功能的復(fù)用，如表2所示表2P3引腳端口和功能表端口引腳復(fù)用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）2.RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器運行時，此引腳上的高電平持續(xù)兩個機器周期將復(fù)位其微控制器。3.PSEN程序存儲器允許信號。它用于讀取外部程序存儲器。4.允許EA/VPP外部訪問信號。為了確保單片芯片從外部程序內(nèi)存中讀取代碼的地址為0000h，ea必須接地，也就是gnd終端。但是，如果程序占據(jù)鎖定位置1，則EA在重置時被鎖定。2.2夏普粉塵傳感器GP2Y1010AU0F：該傳感器是由日本夏普公司開發(fā)的。分布在傳感器內(nèi)部的紅外光管和光電晶體管根據(jù)光傳感原理工作。用于探測特別細(xì)小的微粒，例如香煙微粒和細(xì)小的塵埃。粒子濃度由輸出脈沖的高度來判斷。該傳感器易于安裝和維護(hù)，使用壽命長，精度高，穩(wěn)定性好。它配備有紅外發(fā)光二極管和光電晶體管，用于檢測從空氣中反射的光。甚至可以檢測非常小的顆粒，例如煙草煙霧，其通常用于空氣凈化系統(tǒng)中。該傳感器的電流消耗非常低（最大為20ma，典型值為11ma），最多可使用7vdc。傳感器的模擬電壓輸出與灰塵濃度成正比，因此可以計算PM2.5值。如圖3所示傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3夏普灰塵傳感器GP2Y1010AU0F應(yīng)用領(lǐng)域：1、空氣凈化器和空氣清新機；2、空調(diào)；3、空氣質(zhì)量監(jiān)控儀；4、空調(diào)等相關(guān)產(chǎn)品。主要參數(shù)：靈敏度：0.5V/(0.1mg/m3)輸出電壓：0.9V(TYP)消耗電流：11mA工作溫度：-10~65℃存儲溫度：-20~80℃2.3數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0832ADC0832是美國研發(fā)的雙通道A/D轉(zhuǎn)換器芯片。由于其體積小，兼容性強，性價比高，受到微控制器愛好者和企業(yè)的高度重視，具有很高的普及率。使用ADC0832，您可以了解A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理，并幫助改善微控制器的最新技術(shù)水平。ADC0832是一款8引腳雙輸入雙通道A/D轉(zhuǎn)換器。兩個模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換可以單獨實現(xiàn)。ADC0832使用串行通信通過DI數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行通道選擇，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸。8位分辨率（高達(dá)256分辨率）一般的模擬轉(zhuǎn)換要求使用8位分辨率（高達(dá)256分辨率）就可滿足。由于重復(fù)使用內(nèi)部電源輸入和參考電壓，輸入到芯片的模擬電壓介于0和5V之間。用于數(shù)據(jù)檢查的雙數(shù)據(jù)輸出可減少數(shù)據(jù)錯誤，快速轉(zhuǎn)換速度和高穩(wěn)定性。獨立芯片實現(xiàn)輸入，使多設(shè)備連接和處理器控制更加方便。ADC0832具有以下特點：?8位分辨率；?雙通道A/D轉(zhuǎn)換；?輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；?5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；?工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；?一般功耗僅為15mW；通過DI數(shù)據(jù)輸入可以輕松選擇通道功能。引腳如下圖4圖4ADC0832引腳圖ADC0832輸入通道配置位是初始完成后的通道配置位，兩者都對上游邊沿有效。時序如圖5。圖5ADC0832時序圖2.4液晶顯示模塊采用16列*2行字符LCD1602設(shè)計，帶背光LCD。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個字符芯片工作電壓:4.5—5.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm1602引腳功能說明各引腳接口說明如表3所示:表3液晶模塊引腳功能說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極表2-3：引腳接口說明：第1腳：VSS為地電源。第2腳：vdd連接到5v正電源。第3腳：VL是對比度調(diào)節(jié)端，具有最弱的正對比度和最高的地面對比度。第4腳：寄存器選擇RS，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平選擇指令寄存器。第5腳：R/W是讀/寫信號線，高電平讀，低電平寫。可以讀取忙碌信號。第6腳：電子終端是一個啟用的程序。當(dāng)電子終端從高電平跳到低電平時，LCD模塊執(zhí)行命令。第7腳-14腳：d0到d7是一條8位的雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。1602LCD的指令說明及時序1602LCD模塊內(nèi)部的控制器有11個控制命令，如表4所示：表4LCD模塊控制指令說明表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清空顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容表2-4字符控制命令說明：1602LCD模塊通過編程指令實現(xiàn)讀寫，屏幕和光標(biāo)操作。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清除當(dāng)前屏幕顯示，命令代碼01H，并將光標(biāo)重置為地址00H位置。指令2：重置光標(biāo)并返回到地址00H。指令3：游標(biāo)和顯示模式設(shè)定i/d：，將高級光標(biāo)向右移動，將低級光標(biāo)向左移動S：屏幕上的所有文本是向左移動還是向右移動。高級別有效，低級別無效。指令4：顯示開關(guān)控制。高電平開啟，低電平關(guān)閉D：顯示開/關(guān)的總體控制，C：控制光標(biāo)打開和關(guān)閉，B：控制光標(biāo)是否閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：移動高級別顯示的文本，移動低級別的光標(biāo)。指令6：函數(shù)集指令dl：高功率通常是4位總線，低功耗是8位總線n，低功率是單線顯示，高功率是雙線顯示f：低功耗是5x7點陣字符，高功率通常顯示5x10點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀取忙信號和光標(biāo)地址bf：關(guān)于忙標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志處于高電平時，不能接收命令或數(shù)據(jù)。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。芯片時序表如下5：表5芯片時序說明表讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0—D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0—D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無硬件部分設(shè)計（一）硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計該系統(tǒng)基于STC89C52微控制器，主要包括傳感器部分。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832部分，液晶顯示部分。系統(tǒng)通過粉塵傳感器收集到信息后，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后通過單片機輸出信號從而顯示在液晶屏幕上。整個系統(tǒng)框圖如下圖6所示：圖6系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)圖硬件電路設(shè)計3.2.1MCU最小系統(tǒng)MCU的最小系統(tǒng)組成如圖7所示。圖7信號處理模塊STC89C52單片機的工作電壓范圍為4V，≥為5.5V，所以它通常向單片機的外部世界提供5V的直流電源。連接方式為40引腳VCC正極5V和20引腳VSS連接電源端.復(fù)位電路：確定微控制器的啟動狀態(tài)并完成微控制器的啟動過程。當(dāng)單片電源接通時，產(chǎn)生復(fù)位信號并激活單個芯片以確定單個芯片的啟動狀態(tài)。當(dāng)MCU系統(tǒng)運行時，由于外部環(huán)境的干擾，復(fù)位按鈕中的程序在程序運行時從頭開始自動執(zhí)行。通常，外鍵具有自動復(fù)位和手動復(fù)位。當(dāng)時鐘電路開始工作時，MCU可以通過連續(xù)給出兩個高級機器周期來完成復(fù)位端子的復(fù)位操作。本設(shè)計采用外部手動鑰匙復(fù)位電路，需要與拉阻連接，提高高電平輸出值。時鐘電路就像微控制器的核心。它控制著一臺單片機的工作節(jié)奏。鐘表電路是一個振蕩電路，為微控制器供給正弦信號，作為確定微控制器執(zhí)行速度的參考。XTAL1和XTAL2是反相放大器的輸入和輸出，可配置為片內(nèi)振蕩器。如果使用外部時鐘源驅(qū)動程序，則不應(yīng)連接XTAL2。由于一個機器周期包含六個狀態(tài)循環(huán)，并且每個狀態(tài)循環(huán)是兩個振蕩循環(huán)，因此每個機器循環(huán)總共有十二個振蕩循環(huán)。如果外部石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12mhz，則一個振蕩周期為1/12us。該系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)柱式單片機，與其他系列單片機相比具有許多優(yōu)點。與其他單片機相比，STC微控制器資源豐富，執(zhí)行速度快;STC系列單片機采用串口編寫單片機，下載程序更方便;STC89C52單片機集成看門狗電路，抗干擾能力強。系統(tǒng)使用內(nèi)部時鐘電路和自復(fù)位復(fù)位電路，如圖8和圖9所示。圖8時鐘電路 圖9復(fù)位電路由于MCU的P0端口內(nèi)部不包含上拉電阻，因此它處于高阻態(tài)，無法正常輸出高電平/低電平。3.2.2粉塵傳感器電路設(shè)計采集電路使用GP2Yl010AUOF空氣質(zhì)量傳感器在空氣中收集PM2.5。ADC0832執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出到微控制器后，電路圖如圖10所示。圖10信號采集電路3.2.3液晶顯示電路設(shè)計MCU采集到模擬信號后，經(jīng)過計算處理，將測量到的PM2.5的值顯示在液晶屏幕上，電路圖如下圖11所示：圖11液晶顯示電路3.2.4報警電路設(shè)計報警電路采用蜂鳴器，和單片機的P13口相連接。電路圖如下圖12所示。圖12報警電路軟件部分設(shè)計程序框圖系統(tǒng)使用STC89C52作為控制芯片。PM2.5數(shù)值計算和顯示等部分，每個功能部分對于整體設(shè)計都不可或缺，單片機STC89C52通過軟件程序控制硬件，測量并顯示出來PM2.5的值。如圖13所示程序流程圖。開始初始化是否按下按鍵鍵是否按下按鍵鍵是調(diào)整報警值調(diào)整報警值A(chǔ)D模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模數(shù)轉(zhuǎn)換計算計算PM2.5的值顯示顯示PM2.5的值是否超標(biāo)標(biāo)是否超標(biāo)標(biāo)否報警是報警圖13主程序流程圖（二）主要程序設(shè)計4.2.1.設(shè)計流程整個系統(tǒng)需要驅(qū)動傳感器，收集傳感器輸出的電壓，由單片機計算，然后在LCD屏幕上顯示測得的PM2.5值。從微控制器程序的角度來看，主程序流程是：初始化每個組件，收集模擬輸出電壓，計算PM2.5的值，最后將其顯示在LCD屏幕上。根據(jù)采集的電壓值，通過下圖的關(guān)系，如圖14所示，就可以經(jīng)過單片機計算出來測量到的PM2.5值。 圖14電壓和PM2.5擬合曲線關(guān)系4.2.2中斷程序設(shè)計流程是指在一次緊急事件的全過程中運行的一種單片機程序。在程序運行期間，如果緊急情況發(fā)生在系統(tǒng)外部，系統(tǒng)內(nèi)部或當(dāng)前程序本身，MCU將立即暫停當(dāng)前程序的運行。并自動將其傳輸?shù)较鄳?yīng)的處理程序（中斷服務(wù)程序）。返回原始程序的過程稱為程序中斷。此設(shè)計中使用的計時器會中斷驅(qū)動灰塵傳感器的工作。定時器1中斷并將工作設(shè)置為模式1。每次進(jìn)入中斷時，都需要重新分配。流程圖如下圖15所示。開始開始寄存器重新賦值寄存器重新賦值計數(shù)器加1到0.28ms到0.28ms驅(qū)動傳感器LED低電平驅(qū)動傳感器LED低電平到10ms否到10ms驅(qū)動傳感器LED高電平驅(qū)動傳感器LED高電平到0.32ms到0.32ms計數(shù)器清0計數(shù)器清0 是采樣標(biāo)志位置1返回返回圖15中斷程序流程圖研究過程中的主要問題和解決辦法系統(tǒng)的調(diào)試是在硬件設(shè)計或者軟件編程中發(fā)現(xiàn)錯誤和缺陷，并及時進(jìn)行修改和改進(jìn)，使系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期值，從而保證測量的精確度。硬件調(diào)試過程中的主要問題及解決辦法硬件系統(tǒng)焊接中會存在很多問題，以下是我在焊接中出現(xiàn)的常見問題:①焊錫過多，形成焊錫堆積；焊錫過少，無法包裹焊點。②冷焊。烙鐵溫度不高或者加熱時間太短導(dǎo)致焊料沒有完全熔化和滲出，表面不亮，并且有小裂縫。③松香在焊接過程中混合，松香在焊料和元件或印刷電路板之間混合，導(dǎo)致接觸不良。在焊點下面覆蓋一層黃色松香薄膜。則焊接時夾雜低溫松香；焊點下面存在燒焦的黑色松香薄膜并于高溫松香混合。對于加熱不足的松香膜，可以進(jìn)行補焊。對于得到的黑色薄膜，清潔焊料，清潔焊接元件或印刷電路板的表面，然后重新焊接。④焊錫連橋。指焊接時使用的焊錫過多從而導(dǎo)致焊點之間連接短路。應(yīng)特別注意超小零件和小印刷電路板的焊接。焊接的單片機可以工作的基本條件是：電源；復(fù)位電路，晶振