传感器终期报告第三版

1、传感器结题报告 项目名称： PM2.5监测系统 指导老师： 付永生 小组成员： 王明祥 电工一班 201300121171 张春婷 电工二班 201300110108一、概述1.1 总体设计方案 设计提出的“PM2.5监测系统”的方案最基本的实现方法是由单片机、粉尘检测传感器、显示模块、报警器等模块组成的电路。GP2Y1050AU0F粉尘传感器采集空气中PM2.5的浓度值，经过STC12C5A60S2单片机处理后，在LCD1602液晶上显示。并且设置一个报警值，检测的PM2.5浓度值超过报警值后，蜂鸣器报警，报警值可以按键手动调节。另外，该设计在实时检测浓度的同时，添加了温度检测和触摸控制开关

2、。1.2 系统原理框图报警装置显示装置St12c5a60s2触摸按键温度传感器按键和其他反馈装置PM2.5检测传感器二、主控制器和主要元件2.1 STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。2.2 夏普粉尘传感器GP2Y1050AU0F 夏普公司灰尘传感器GP2Y1050AU0F，体积小，灵敏度高，可以用来测量PM2.5的浓度。此款产品不但可以检测出单位体积粒子的绝对个数，而且内置气流发

3、生器，可以自行吸入外部空气。其内部对角安放着红外线发光二级管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的颗粒也能够被检测到。传感器工作原理图：传感器内部结构图：硬件连线图：输出特性： 输出方式为标准串口输出。 粉尘浓度计算方式：Ud=A*Vout (其中Ud为粉尘浓度，单位ug/m3;Vout为传感器输出信号，单位为V；A为比例系数)传感器参数选择： PM2.5传感器测量出来的数值一共七个字节，其中第二字节和第三字节是有效的字节，并且还电压和浓度值之间存在一个参数值，我们根据实际浓度值算出这个参数是350.2.3 LM35D温度传感器概述：LM35D是把测温传感器与放大电路做

4、在一个硅片上，形成一个集成温度传感器。它是一种得到广泛使用，由于它采用内部补偿，所以输出可以从0开始。封装型式：LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到 ±1/4的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其引脚如图一所示。图4.1 LM35封装规格参数 1、工作电压：直流430V； 2、工作电流：小于133A 3、输出电压：+6V-1.0V 4、输出阻抗：1mA负载时0.1； 5、精度：0.5精度（在+25时）； 6、漏泄电流：小于60A； 7、比例因数：线性+10.0mV/； 8、非线性值：±1/4； 9、校准方式：直接用摄氏温

5、度校准； 10、额定使用温度范围：-55+150。 11、引脚说明：电源负GND；电源正VCC；信号输出S；传感器参数供电电压35V到-0.2V输出电压6V至-1.0V输出电流10mA指定工作温度范围LM35D 0 to +100计算公式：2.4 1602 LCD液晶屏1602LCD尺寸图引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据

6、7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极引脚接口说明表1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出

7、的数据内容控制命令表仿真截图：2.4 蓝牙模块蓝牙模块应用领域： 该模块主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便的和PC机（PDA手机）的蓝牙设备相连，也可以两个模块之间的数据互通。避免繁琐的线缆连接，能直接替代现有的串口线。蓝牙模块封装信息：<BF10模块 引脚图>系统框图及应用电路图：系统框图应用电路图注：蓝牙模块供电推荐使用AMS1117等纹波小的稳压芯片2.5 触摸按键模块 TTP223是触摸键检测IC，提供1个触摸键。触摸检测IC是为了用可变面积的键取代传统的按钮键而设计的。低功耗和宽工作电压是触摸键的DC和AC特点。1.工作电压 2.0V5.5V2.工作电流 VDD=

8、3V，无负载， SLRFTB=1低功耗模式下典型值1.5uA，最大值3.0uA快速模式下典型值3.5uA，最大值7.0uA VDD=3V，无负载， SLRFTB=0低功耗模式下典型值2.0uA，最大值4.0uA快速模式下典型值6.5uA，最大值13.0uA3.最长响应时间大约为快速模式下60mS，低功耗模式下220mS VDD=3V4.灵敏度可由外部电容(050pF)调节5.由选择管脚（ SLRFTB管脚）提供两个采样长度的选择6.人体触摸检测稳定，可取代传统的直接的开关键7.由选择管脚（ LPMB管脚）提供快速模式和低功耗模式的选择8.由选择管脚（ TOG管脚）提供直接模式、触发模式的选择同

9、时还保留漏极开路(Open Drain)输出模式,OPDO管脚为漏极开路(Open Drain)输出， Q管脚为CMOS输出9.各输出模式都可通过选择管脚（ AHLB管脚）选择高电平或者低电平有效10.由选择管脚（ MOTB管脚）提供100sec最长输出时间选择11.有外部上电复位管脚（ RST管脚）12.上电之后需要约0.5sec的稳定时间，此时间段内不要对键进行触摸，此时所有功能都被禁止13.始终进行自校准3、 硬件电路设计整体框图： 仿真图;3.1粉尘传感器电路设计3.2 LM35D 温度传感器电路设计3.3 DS1302电路3.4 1602 LCD模块电路设计3.5按键电路3.6 报警

10、电路4、 程序设计及软件应用5、 实验数据从串口助手读数据：用示波器观察烟尘传感器的输出实际侧视图片：附件： 程序清单/*函数名称：pm2.5检测 传输*函数功能：接收pm2.5传感器数值 串口发送出去*王明祥 张春婷 2015.11.18 */#include<stc12c5a60s2.h>#include<LCD1602.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit SCLK=P10; /DS1302始终控制总线 sbit DATA=P11;

11、 /DS1302数据传输总线sbit RESET=P12; /DS1302复位总线 uchar table28;uchar second,minute,hour,day,month,year; /定义秒分时日月年变量 void delay1ms(void) /误差 -0.018084490741us unsigned char a,b; for(b=18;b>0;b-) for(a=152;a>0;a-); _nop_(); /if Keil,require use intrins.hvoid delaynms(uchar m) while(m-) delay1ms(); /*延时

12、函数*/void delay() _nop_(); _nop_();/*单片机小精灵生成的延时1us代码*/void delay1us(void) /误差 -0.005353009259us unsigned char a; for(a=1;a>0;a-); _nop_(); /if Keil,require use intrins.h/*延时nus*/void delaynus(uint i) while(i-) delay1us(); /*函数功能：串口初始化波特率：2400工作方式：工作方式1 */void UART_Init() TMOD=0x20; /定时器1工作方式2 八位自

13、动重装模式 TL1=0xF4; /波特率2400 TH1=0xF4; / TR1=1; /开启定时器1 SM0=0; SM1=1; /串行口通信方式1 八位uart 波特率可变 REN=1; / 允许串行口接收 ES=0; /关闭串行口中断 /*ADC 初始化 */void ADC_Init() P1M0=0x08; /P1.3开漏模式0000 1000 P1.3 因为按键用到了P1.4-P1.7 而时钟用到了P10-P12 P1M1=0x08; /P1.0开漏 ADC_CONTR&=0xF8; /设置转换速度最快 ADC_CONTR|=0x03; /设置P1.3引脚为输入模拟量 de

14、laynms(5); /等待输入稳定 uchar AD_Change() uchar result; ADC_CONTR|=0x88; /启动转换 while(ADC_CONTR&0x10)=0); /等待转换结束 ADC_CONTR&=0xE7; /清标志位，停止AD转换 result=ADC_RES; result<<=2; result=result+(ADC_RESL&0x03); /结果只取高八位 return (result);/*向DS1302中写入一个字节的函数*/void DS1302_WriteByte(uchar dat) uchar

15、i; for (i=0; i<8; i+) /8位计数器 SCLK = 0; /时钟线拉低 delay(); /延时等待 dat >>= 1; /移出数据 DATA = CY; /送出到端口 SCLK = 1; /时钟线拉高 delay(); /延时等待 /*从DS1302读1字节数据*/uchar DS1302_ReadByte() uchar i; uchar dat = 0; for (i=0; i<8; i+) /8位计数器 SCLK = 0; /时钟线拉低delay(); /延时等待 dat >>= 1; /数据右移一位if (DATA) dat

16、|= 0x80; /读取数据SCLK = 1; /时钟线拉高delay(); /延时等待 return dat;/*向DS1302某个地址写入一个数据*/void WriteDat(uchar Addr,uchar Data) RESET=0; SCLK=0; RESET=1; delaynus(2); /延时2us 使硬件做好准备 DS1302_WriteByte(Addr); /写入命令字 DS1302_WriteByte(Data); /写入数据 SCLK=1; RESET=0; /禁止数据传输 /*函数功能：从1302某个地址读取一个字节的数据* C*/uchar ReadDat(uc

17、har Addr) unsigned char dat; RESET=0; /拉低RST SCLK=0; /确保写数居前SCLK被拉低 RESET=1; /启动数据传输 DS1302_WriteByte(Addr); /写入命令字 dat=DS1302_ReadByte(); /读出数据 SCLK=1; /将时钟电平置于已知状态 RESET=0; /禁止数据传递 return dat; /将读出的数据返回/*函数功能：1302初始化初始化时间：15年11月3日*/void Init_DS1302(void) WriteDat(0x8E,0x00); /根据写状态寄存器命令字，写入不保护指令 W

18、riteDat(0x80,(0/10)<<4|(0%10); /根据写秒寄存器命令字，写入秒的初始值 WriteDat(0x82,(5/10)<<4|(5%10); /根据写分寄存器命令字，写入分的初始值 WriteDat(0x84,(19/10)<<4|(19%10); /根据写小时寄存器命令字，写入小时的初始值 WriteDat(0x86,(3/10)<<4|(3%10); /根据写日寄存器命令字，写入日的初始值 WriteDat(0x88,(11/10)<<4|(11%10); /根据写月寄存器命令字，写入月的初始值 Write

19、Dat(0x8c,(15/10)<<4|(15%10); /根据写年寄存器命令字，写入小时的初始值/*函数功能：读数据*/void Read_Data(void) uchar ReadValue; / ReadValue=ReadDat(0x81); /读取1302的秒数据 second=(ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); /将读出的BCD码转化成10进制数据 ReadValue = ReadDat(0x83); /从分寄存器读 minute=(ReadValue&0x70)>>4)*1

20、0 + (ReadValue&0x0F); /将读出数据转化 ReadValue = ReadDat(0x85); /从分寄存器读 hour=(ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); /将读出数据转化 ReadValue = ReadDat(0x87); /从分寄存器读 day=(ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); /将读出数据转化 ReadValue = ReadDat(0x89); /从分寄存器读 month=(ReadValue&

21、amp;0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); /将读出数据转化 ReadValue = ReadDat(0x8d); /从分寄存器读 year=(ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); /将读出数据转化 /有争议，不确定是否是&0x70 也许是0xf0 table20=0x30+hour/10; table21=0x30+hour%10; table22=':' table23=0x30+minute/10; table24=0x30+minute%

22、10; table25=':' table26=0x30+second/10; table27=0x30+second%10; /*函数功能：时钟显示函数*/void Show_Data() uint i; Write_1602_Com(0x48|0x80); for(i=0;i<8;i+) Write_1602_Data(table2i); delay1ms(); /*蜂鸣器*/void beep()/产生1KHZ频率声音的函数 P36=0;delaynus(500);P36=1;delaynus(500);void main() uint i,j; uchar dat

23、,AD_result; float pm25_result,tempurature; uchar up2=80; uchar cal7=0; UART_Init(); LCD_1602_Init(); ADC_Init(); Init_DS1302(); while(1) AD_result=AD_Change(); tempurature=(AD_result*5.0)/1024*100; Write_1602_Com(0x40|0x80); Write_1602_Data('T'); Write_1602_Data(':'); Write_1602_Data(0x30+tempurature/100); Write_1602_Data(0x30+tempurature/10); Write_1602_Data(0x30+(uchar)tempurature%10); Write_1602_Data('.'); Write_1602_Data(0x30+(uchar)(tempurature*10)%10); Write_1602_Data('C'); dat=SBUF; while(!RI); RI=0; if(d