单片机的紫外线强度检测仪设计
摘 要 随着科学技术的快速发展，传感器技术作为一种获得信息的重要途径在各个行业中得到广泛的应用，其发挥着不可替代的作用，同时对传感器的制作与要求也有明显的提高。传感器技术对于一个国家的科学发展水平有着重大的决定性作用。所以，熟悉各类传感器的各种功能以及原理是必不可少的。它可以方便的将检测到的模拟信号转化为便于运算处理的数字信号，在当代社会得到了普遍运用。本文得设计所采用的紫外光传感器型号为UVM-30，当外部的光照强度发生改变时，紫外光传感器的输出电压也随之发生改变，并且外部的光照强度监测通过此传感器完成。本设计大概可以划分成三个部分紫外线强度检测部分、信号处理部分、显示部分。使用紫外光传感器采集光照强度，将测量到的模拟信号通过ADC0832转换为数字信号，通过编程，将其集于单片机中进行处理，并将其通过LCD1602显示出来。本设计电路结构简单，成本相对较低，通过对紫外光强度变化的运算处理，从而检测不同的紫外光强度，实用性较强。
Key words: Ultraviolet Iight intensity sensor; A/D conversion; Single chip microcomputer. 目 录
1绪论 1
1.1本课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3本论文主要内容 3
2 系统总体方案设计 5
2.1系统结构组成 5
2.2系统主要设计功能简介 6
2.2.1紫外线强度检测 6
2.2.2 PM2.5粉尘浓度检测 6
2.2.2温湿度检测 6
2.2.3放大、模数转换 6
2.2.4液晶显示 6
3 系统硬件电路设计 7
3.1单片机最小系统 7
3.1.1 STC89C52概述 7
3.1.2时钟电路 8
3.1.3复位电路 9
3.2 A/D转换电路 9
3.2.1 ADC0832模数转换 9
3.2.2模数转换电路设计 10
3.3紫外线强度检测电路设计 11
3.3.1紫外线传感器 11< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 3.3.2紫外线强度检测电路设计 11
3.4 PM2.5粉尘检测电路设计 12
3.4.1 PM2.5粉尘浓度传感器 12
3.4.2 PM2.5粉尘传感器电路 13
3.5温湿度检测电路设计 13 3.5.1温湿度传感器 13
3.5.2温湿度检测电路设计 14
3.6 LCD1602液晶显示电路设计 15
3.7报警电路设计 16
3.8.1电源变压器 17
3.8.2整流电路 17
3.8.3滤波电路 17
3.8.4稳压电路 17
4 系统软件设计 19
4.1系统主程序设计 19
4.2子程序的初始化 20
4.3显示程序设计 20
4.4键盘扫描程序设计 22
4.5报警模块子程序 23
5 系统调试及分析 25
5.1单片机最小系统调试 25
5.2紫外线检测电路调试 25
5.3温湿度检测电路调试 25
5.4报警电路调试 25
5.5软硬联调与分析 25
5.6调试与结论 26
6 总结与展望 27
参考文献 28
致 谢 29
附 录 30
1绪论
1.1本课题研究背景及意义
紫外线的波长范围是10nm400nm，在大自然中，存在各种波长的紫外光线，但是很多都是肉眼不可见的光线，并且这些光线都是从太阳发射出来的，当紫外线光源的波长长度为290nm之内时，大量的紫外线在照射的过程中，由于首先要经过臭氧层，所以这些光线会被臭氧层吸收一部分，只有大于290nm的光线可以穿透臭氧层进入大气层。对于太阳发射的光线来说，可以分为各种光线以及不同的波普，其中能够穿透臭氧层到达地球表面的光线只有少部分，其中就包括紫外线，但是紫外线又对人体的伤害最大，因此要对其进行合理控制[1]。
照射到地球的紫外线，除了对人体具有一定的害处以外，但是如果人类对其加以利用，则会变废为宝，比如对紫外线的利用例子非常多，比如经常看到的在医院里利用紫外线进行杀毒，以及紫外线医疗等，并且再军事上也有很多的应用，由此可以看出其可以应用的范围很广，而且价格低廉。
紫外线的作用是有利也有弊的。紫外线能促进身体新陈代谢，除此之外，人体表皮的维生素D也是通过紫外线的促进才能够顺利生成的，所以经常晒晒太阳会增加人体对钙的吸收量，但是也不可否认的是紫外对人体的害处，因此不要过度曝晒，轻微的皮肤会红肿、灼伤，严重的可能会流泪、眼痛甚至失明。全国范围内，因为紫外线灯使用不当而伤人的事在我国也经常发生，比如在前段时间，天津的一所学校的学生在到达教室后，将紫外线灯打开，在完成消毒后，没有及时关闭，使得很多学生被紫外线灯曝晒了很长时间，最终导致了多数学生的皮肤发生了很严重的烧伤事件，为我们敲响了警钟，以后要适度晒太阳。就正常来说，我们日常外出所摄取的太阳光线基本满足，不需要刻意进行特别的紫外线照射，随着社会的发展，人们逐渐对紫外线有了详细的认识，并且紫外线强度的检测已经越来越受到人们的关注，为了预防过度的紫外线照射对人体造成的危害，人们有必要较准确地了解实时的紫外线强度，以便及时地采取相应的预防措施。因此选择设计紫外线强度检测仪，来减少紫外线对人体的伤害。 紫外线除了对人体有益处以及危害外，对地球的其他生物也是非常重要的，对于地球上的大部分植物来说，光合作用是及其重要的，没有光合作用植物将不能生存，但是与此同时，如果植物受到的紫外线照射超量的话，也会影响其生长，并且对环境的污染特别严重，最终会破坏人类赖以生存的地球家园，所以为了避免紫外线的危害，避免紫外线伤人事件的再次发生，本课题旨在设计一种基于单片机的紫外光强度检测仪，当紫外线强度过高时，系统将发出报警提示，提醒人们遮挡紫外线或关闭紫外线设备，注意防晒和保护自己。
1.2国内外研究现状
紫外线强度检测仪主要用于紫外线光源的强度检测，有波段的区分。一般UVC波段的紫外线强度检测仪运用于医疗机构检测紫外线杀菌灯的强度，UVB波段的检测仪用于检测皮肤病治疗等行业的紫外线光源强度，UVA波段的检测仪运用于紫外固化行业的固化光源检测。在中国的市场上，紫外线监测设备基本都是要依靠外国外进口产品，国内的产品种类比较少，只有三种左右。
目前，国内用的比较多的一款型号为M309637的紫外线强度检测仪。此型号的紫外线强度监测仪显示格式为百分比值，并且通过内部的三位半数码管进行照射，并且外部有响应的控制设备，如果所照射的光线在50%以内时，外部所接的继电器会将模拟量信号输出到工控机内，实现控制和监测。它是采用德国增强型紫外线光电二极管，灵敏度极高，分体式设计，性能也好，安装方便。传感器探头直接与筒体快速连接，数显表直接固定在电控箱面板上，它的控制器也直接安装在标准导轨上。调试也极其方便，只需调节W1和W2电位器，将所示的电压调为5V的输出，然后将显示的数据调节到100%就可以了，并且对于这种型号的检测仪也要进行维修，比较方便，当显示屏的数据在50%以内时，说明此时的紫外线处于强度低的状态，可以通过清洗各个部件来进行维修。它的工作电压为：AC220V±10%，以及精度为0.1%。它的应用领域有紫外线水处理器（包括清水、中水和污水消毒）；UV固化等领域。
Key words: Ultraviolet Iight intensity sensor; A/D conversion; Single chip microcomputer. 目 录
1绪论 1
1.1本课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3本论文主要内容 3
2 系统总体方案设计 5
2.1系统结构组成 5
2.2系统主要设计功能简介 6
2.2.1紫外线强度检测 6
2.2.2 PM2.5粉尘浓度检测 6
2.2.2温湿度检测 6
2.2.3放大、模数转换 6
2.2.4液晶显示 6
3 系统硬件电路设计 7
3.1单片机最小系统 7
3.1.1 STC89C52概述 7
3.1.2时钟电路 8
3.1.3复位电路 9
3.2 A/D转换电路 9
3.2.1 ADC0832模数转换 9
3.2.2模数转换电路设计 10
3.3紫外线强度检测电路设计 11
3.3.1紫外线传感器 11< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 3.3.2紫外线强度检测电路设计 11
3.4 PM2.5粉尘检测电路设计 12
3.4.1 PM2.5粉尘浓度传感器 12
3.4.2 PM2.5粉尘传感器电路 13
3.5温湿度检测电路设计 13 3.5.1温湿度传感器 13
3.5.2温湿度检测电路设计 14
3.6 LCD1602液晶显示电路设计 15
3.7报警电路设计 16
3.8.1电源变压器 17
3.8.2整流电路 17
3.8.3滤波电路 17
3.8.4稳压电路 17
4 系统软件设计 19
4.1系统主程序设计 19
4.2子程序的初始化 20
4.3显示程序设计 20
4.4键盘扫描程序设计 22
4.5报警模块子程序 23
5 系统调试及分析 25
5.1单片机最小系统调试 25
5.2紫外线检测电路调试 25
5.3温湿度检测电路调试 25
5.4报警电路调试 25
5.5软硬联调与分析 25
5.6调试与结论 26
6 总结与展望 27
参考文献 28
致 谢 29
附 录 30
1绪论
1.1本课题研究背景及意义
紫外线的波长范围是10nm400nm，在大自然中，存在各种波长的紫外光线，但是很多都是肉眼不可见的光线，并且这些光线都是从太阳发射出来的，当紫外线光源的波长长度为290nm之内时，大量的紫外线在照射的过程中，由于首先要经过臭氧层，所以这些光线会被臭氧层吸收一部分，只有大于290nm的光线可以穿透臭氧层进入大气层。对于太阳发射的光线来说，可以分为各种光线以及不同的波普，其中能够穿透臭氧层到达地球表面的光线只有少部分，其中就包括紫外线，但是紫外线又对人体的伤害最大，因此要对其进行合理控制[1]。
照射到地球的紫外线，除了对人体具有一定的害处以外，但是如果人类对其加以利用，则会变废为宝，比如对紫外线的利用例子非常多，比如经常看到的在医院里利用紫外线进行杀毒，以及紫外线医疗等，并且再军事上也有很多的应用，由此可以看出其可以应用的范围很广，而且价格低廉。
紫外线的作用是有利也有弊的。紫外线能促进身体新陈代谢，除此之外，人体表皮的维生素D也是通过紫外线的促进才能够顺利生成的，所以经常晒晒太阳会增加人体对钙的吸收量，但是也不可否认的是紫外对人体的害处，因此不要过度曝晒，轻微的皮肤会红肿、灼伤，严重的可能会流泪、眼痛甚至失明。全国范围内，因为紫外线灯使用不当而伤人的事在我国也经常发生，比如在前段时间，天津的一所学校的学生在到达教室后，将紫外线灯打开，在完成消毒后，没有及时关闭，使得很多学生被紫外线灯曝晒了很长时间，最终导致了多数学生的皮肤发生了很严重的烧伤事件，为我们敲响了警钟，以后要适度晒太阳。就正常来说，我们日常外出所摄取的太阳光线基本满足，不需要刻意进行特别的紫外线照射，随着社会的发展，人们逐渐对紫外线有了详细的认识，并且紫外线强度的检测已经越来越受到人们的关注，为了预防过度的紫外线照射对人体造成的危害，人们有必要较准确地了解实时的紫外线强度，以便及时地采取相应的预防措施。因此选择设计紫外线强度检测仪，来减少紫外线对人体的伤害。 紫外线除了对人体有益处以及危害外，对地球的其他生物也是非常重要的，对于地球上的大部分植物来说，光合作用是及其重要的，没有光合作用植物将不能生存，但是与此同时，如果植物受到的紫外线照射超量的话，也会影响其生长，并且对环境的污染特别严重，最终会破坏人类赖以生存的地球家园，所以为了避免紫外线的危害，避免紫外线伤人事件的再次发生，本课题旨在设计一种基于单片机的紫外光强度检测仪，当紫外线强度过高时，系统将发出报警提示，提醒人们遮挡紫外线或关闭紫外线设备，注意防晒和保护自己。
1.2国内外研究现状
紫外线强度检测仪主要用于紫外线光源的强度检测，有波段的区分。一般UVC波段的紫外线强度检测仪运用于医疗机构检测紫外线杀菌灯的强度，UVB波段的检测仪用于检测皮肤病治疗等行业的紫外线光源强度，UVA波段的检测仪运用于紫外固化行业的固化光源检测。在中国的市场上，紫外线监测设备基本都是要依靠外国外进口产品，国内的产品种类比较少，只有三种左右。
目前，国内用的比较多的一款型号为M309637的紫外线强度检测仪。此型号的紫外线强度监测仪显示格式为百分比值，并且通过内部的三位半数码管进行照射，并且外部有响应的控制设备，如果所照射的光线在50%以内时，外部所接的继电器会将模拟量信号输出到工控机内，实现控制和监测。它是采用德国增强型紫外线光电二极管，灵敏度极高，分体式设计，性能也好，安装方便。传感器探头直接与筒体快速连接，数显表直接固定在电控箱面板上，它的控制器也直接安装在标准导轨上。调试也极其方便，只需调节W1和W2电位器，将所示的电压调为5V的输出，然后将显示的数据调节到100%就可以了，并且对于这种型号的检测仪也要进行维修，比较方便，当显示屏的数据在50%以内时，说明此时的紫外线处于强度低的状态，可以通过清洗各个部件来进行维修。它的工作电压为：AC220V±10%，以及精度为0.1%。它的应用领域有紫外线水处理器（包括清水、中水和污水消毒）；UV固化等领域。
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