单片机的粉尘检测处理系统设计
摘 要随着科技的进步和工业化进程的飞速发展，人们的生活水准在逐步提高，同时人们的工作环境也大大改善。然而，生活中许多行业的生产过程会产生许多类似于粉尘的物质，这些物质对人体有害，尤其粉尘危害最大，当粉尘浓度达到一定程度时可能发生爆炸。同样生产车间的温度和湿度也是要考虑的重要因素。本文课题主要以STC89C52单片机为核心，使用粉尘传感器GP2Y1010AU0F和温湿度传感器DTH11将车间环境中的粉尘浓度、温度、湿度等信号传递给单片机，并将采集的粉尘浓度和温湿度显示在LCD12864液晶屏上，通过按钮设置车间内要求的粉尘浓度、温度和湿度的范围。当粉尘浓度、温度偏高时，会驱动排风扇；当温度偏低或湿度偏高时，会启动加热烘干功能；而当车间环境中的粉尘浓度、温湿度超过所设置的对应粉尘浓度和温湿度上下限时，蜂鸣器会发生报警，确保车间的安全。最后，在一定环境下，通过测试本课题所设计的硬件和控制系统，表明车间中的粉尘浓度、车间温湿度的上下限值均可通过按钮实现设置；可以实时采集到车间环境的粉尘浓度和温湿度，并显示在LCD12864显示屏上；当粉尘浓度或温度偏高时，可以开启风扇转动；当温度偏低或湿度偏高时，可以开启加热烘干。该系统性价比高、稳定性好等特点，在实际生产中具有较高的应用价值。
目 录
1绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的研究内容 2
2 系统总体方案设计 3
2.1硬件系统概述 3
2.2软件系统概述 4
3 系统硬件电路设计 6
3.1单片机STC89C52硬件电路 6
3.1.1晶振振荡电路 6
3.1.2复位电路 7
3.1.3单片机的最小系统电路 8
3.2温湿度检测电路设计 8
3.2.1 DHT11传感器介绍 8
3.2.2 DHT11特点及管脚说明 9
3.2.3温湿度检测电路 9
3.3粉尘检测电路设计 10
3.3.1夏普GP2Y1010AU0F传感器介绍 10
3.3.2 ADC0832芯片介绍 11
3.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
.3粉尘浓度检测电路设计 12
3.4键盘输入电路设计 13
3.5 LCD12864液晶显示电路设计 13
3.6报警电路设计 16
3.7加热电路设计 17
3.7.1加热片介绍 17
3.7.2加热电路设计 17
3.8大型排风电路驱动设计 19
3.8.1大型中央送风排风系统介绍 19
3.8.2大型中央送风排风系统原理 19
3.9供电电路设计 21
4控制程序设计 22
4.1主程序设计 22
4.2初始化子程序 23
4.3 DHT11温、湿度采集子程序 24
4.4粉尘浓度采集子程序 26
4.5 LCD12864液晶显示子程序 27
4.6内部检测控制子程序 28
4.7加热控制程序 28
5控制系统调试与结果分析 30
5.1控制系统的调试 30
5.2测试结果分析 33
6总结与展望 34
参考文献 35
致 谢 37
附 录 38
1绪论
研究背景
随着社会生产力的不断提高和科技的飞速发展，人们的整体生活水平不断提高，工作环境也有很大改善。然而，生产中常见的煤炭开采，面粉加工等领域仍有对工人身体危害性强的粉尘污染问题，长时间在这些领域从事生产工作的工人会得类似于尘肺病的职业病，这些职业病的形成与长期从事粉尘作业或者采掘作业的环境有直接的关系。一般的显微镜。当粉尘的直径到微米，在显微镜下才能看见，其中粒径在微米以上的尘粒在静不完全统计，年煤炭行业有砍肺病人力人，每年因矽肺病而死亡的矿工多达到人，每年新增矽肺病患者到人，每年因矽肺病造成的损失多达十几亿元[1]。
粉尘可以通过粒径由大到小依次分为可见粉尘，显微粉尘，超显微粉尘。粉尘粒径越小，其在空气中漂浮的时间越长，长时间积累会增加其浓度。而且随着粒径的减小，其对身体的危害也越大，特别是重金属微颗粒，对人体的呼吸系统的伤害。
近年来，人们对于自身健康水平的关注程度日益增强，对于提高工作环境中的安全因素的监测的需求也不断加强。本设计采用STC89C52单片机，对于工业生产的车间环境中有害粉尘的检测，以及温湿度的检测，实时调整车间内的粉尘浓度和温湿度，保证车间的财产安全和工作人员的人身安全具有重大的开发价值和应用意义。
1.2国内外研究现状和发展趋势
在对于粉尘的检测有如下几种方法：化学微孔滤膜显微镜计数法、光散射式粒子计数器、质量浓度的测定、滤膜称重法、压电品体法、日射线吸收法、电荷法等方法[2]。
随着信息技术及集成电子的不断发展，对于普遍存在的待检测因素的测量控制由之前的单一化、分散化的检测逐步向智能化、集成化、网络化方向转变环境监测慢慢的向智能化、网络化方向发展。而从事粉末相关的产业，在生产车间中由于有害粉尘的颗粒度较小造成监控困难，因此需要采用多种方式，从化学、物理、光学、电子等综合分析，在科研领域不断研究，逐步提高和填补我国对于危害性极大的粉尘的检测及防控水平及措施，保障从事生产的车间工人的身体健康。
国内早些时候对于粉尘的重视是从煤矿的开采及挖掘行业中，对于粉尘检测的始于上世纪年代。具有代表性检测设备是直读式粉尘检测仪，但由于当时所处环境和技术条件的不成熟，其粉尘检测结果误差偏大，因此对于该仪器的检测推广受到限制，很大难以大规模、成品化生产。近年来随着工业的进步，人们对工业车间的安全愈发重视。智能化调节车间环境中的粉尘浓度、温湿度等环境因素，不仅能够保证车间的安全，而且对于提高车间生产产品的质量具有积极作用。因此开发智能调节车间的控制系统就显得尤为重要。
1.3本课题的研究内容
本课题以较为基础的单片机STC89C52作为本次设计的控制核心，来进行车间粉尘检测控制系统的设计，其主要研究内容有如下几个方面：
（1）根据本设计的基本要求，提出基于单片机的车间粉尘检测控制系统的设计方案；
（2）完成组成本设计系统的硬件电路，包括：单片机最小系统硬件电路、温湿度检测传感电路、PM2.5光检测传感电路、按钮输入电路、报警电路、液晶屏12864显示电路、排风扇电路等设计；
（3）完成本系统控制程序的设计，包括：程序初始化块、主控制程序、中断更新程序等设计；
（4）进行基于本系统的硬件电路设计及焊接制作，并进行控制程序的下载、调试、测试和运行等方面的工作。
2 系统总体方案设计
目 录
1绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的研究内容 2
2 系统总体方案设计 3
2.1硬件系统概述 3
2.2软件系统概述 4
3 系统硬件电路设计 6
3.1单片机STC89C52硬件电路 6
3.1.1晶振振荡电路 6
3.1.2复位电路 7
3.1.3单片机的最小系统电路 8
3.2温湿度检测电路设计 8
3.2.1 DHT11传感器介绍 8
3.2.2 DHT11特点及管脚说明 9
3.2.3温湿度检测电路 9
3.3粉尘检测电路设计 10
3.3.1夏普GP2Y1010AU0F传感器介绍 10
3.3.2 ADC0832芯片介绍 11
3.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
.3粉尘浓度检测电路设计 12
3.4键盘输入电路设计 13
3.5 LCD12864液晶显示电路设计 13
3.6报警电路设计 16
3.7加热电路设计 17
3.7.1加热片介绍 17
3.7.2加热电路设计 17
3.8大型排风电路驱动设计 19
3.8.1大型中央送风排风系统介绍 19
3.8.2大型中央送风排风系统原理 19
3.9供电电路设计 21
4控制程序设计 22
4.1主程序设计 22
4.2初始化子程序 23
4.3 DHT11温、湿度采集子程序 24
4.4粉尘浓度采集子程序 26
4.5 LCD12864液晶显示子程序 27
4.6内部检测控制子程序 28
4.7加热控制程序 28
5控制系统调试与结果分析 30
5.1控制系统的调试 30
5.2测试结果分析 33
6总结与展望 34
参考文献 35
致 谢 37
附 录 38
1绪论
研究背景
随着社会生产力的不断提高和科技的飞速发展，人们的整体生活水平不断提高，工作环境也有很大改善。然而，生产中常见的煤炭开采，面粉加工等领域仍有对工人身体危害性强的粉尘污染问题，长时间在这些领域从事生产工作的工人会得类似于尘肺病的职业病，这些职业病的形成与长期从事粉尘作业或者采掘作业的环境有直接的关系。一般的显微镜。当粉尘的直径到微米，在显微镜下才能看见，其中粒径在微米以上的尘粒在静不完全统计，年煤炭行业有砍肺病人力人，每年因矽肺病而死亡的矿工多达到人，每年新增矽肺病患者到人，每年因矽肺病造成的损失多达十几亿元[1]。
粉尘可以通过粒径由大到小依次分为可见粉尘，显微粉尘，超显微粉尘。粉尘粒径越小，其在空气中漂浮的时间越长，长时间积累会增加其浓度。而且随着粒径的减小，其对身体的危害也越大，特别是重金属微颗粒，对人体的呼吸系统的伤害。
近年来，人们对于自身健康水平的关注程度日益增强，对于提高工作环境中的安全因素的监测的需求也不断加强。本设计采用STC89C52单片机，对于工业生产的车间环境中有害粉尘的检测，以及温湿度的检测，实时调整车间内的粉尘浓度和温湿度，保证车间的财产安全和工作人员的人身安全具有重大的开发价值和应用意义。
1.2国内外研究现状和发展趋势
在对于粉尘的检测有如下几种方法：化学微孔滤膜显微镜计数法、光散射式粒子计数器、质量浓度的测定、滤膜称重法、压电品体法、日射线吸收法、电荷法等方法[2]。
随着信息技术及集成电子的不断发展，对于普遍存在的待检测因素的测量控制由之前的单一化、分散化的检测逐步向智能化、集成化、网络化方向转变环境监测慢慢的向智能化、网络化方向发展。而从事粉末相关的产业，在生产车间中由于有害粉尘的颗粒度较小造成监控困难，因此需要采用多种方式，从化学、物理、光学、电子等综合分析，在科研领域不断研究，逐步提高和填补我国对于危害性极大的粉尘的检测及防控水平及措施，保障从事生产的车间工人的身体健康。
国内早些时候对于粉尘的重视是从煤矿的开采及挖掘行业中，对于粉尘检测的始于上世纪年代。具有代表性检测设备是直读式粉尘检测仪，但由于当时所处环境和技术条件的不成熟，其粉尘检测结果误差偏大，因此对于该仪器的检测推广受到限制，很大难以大规模、成品化生产。近年来随着工业的进步，人们对工业车间的安全愈发重视。智能化调节车间环境中的粉尘浓度、温湿度等环境因素，不仅能够保证车间的安全，而且对于提高车间生产产品的质量具有积极作用。因此开发智能调节车间的控制系统就显得尤为重要。
1.3本课题的研究内容
本课题以较为基础的单片机STC89C52作为本次设计的控制核心，来进行车间粉尘检测控制系统的设计，其主要研究内容有如下几个方面：
（1）根据本设计的基本要求，提出基于单片机的车间粉尘检测控制系统的设计方案；
（2）完成组成本设计系统的硬件电路，包括：单片机最小系统硬件电路、温湿度检测传感电路、PM2.5光检测传感电路、按钮输入电路、报警电路、液晶屏12864显示电路、排风扇电路等设计；
（3）完成本系统控制程序的设计，包括：程序初始化块、主控制程序、中断更新程序等设计；
（4）进行基于本系统的硬件电路设计及焊接制作，并进行控制程序的下载、调试、测试和运行等方面的工作。
2 系统总体方案设计
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