智能空气净化设备控制系统设计
摘 要近几年来，随着柴静的《穹顶之下》广泛传播，雾霾的问题越来越受到人们的关注。雾霾的产生原因有很多种，有很大一部分是因为工业污染，而工业污染中最为严重的是煤炭开采，水泥等生产中产生的粉尘污染。我们现阶段所说的雾霾很大一部分原因就来自于粉尘污染，它会对人体产生很多的危害，最严重，最直接的就是引起尘肺病。所以我们要设计一个检测空气中粉尘浓度超过报警值就会报警提示需要进行空气净化这样的装置。系统设计主要围绕通过检查空气中的粉尘浓度来进行空气净化，设计主要是由STC89C52单片机，ADC0832模数转换器，GP2Y1010AU粉尘传感器，LCD1602液晶，电源，按键以及蜂鸣报警器组成的。通过模数转换器采集粉尘传感器中的粉尘浓度传输给52单片机，数据经转换处理后在液晶屏上显示粉尘浓度，当测出来的粉尘浓度大于原先设定的值时，就会产生报警表示需要进行空气净化。至于报警值是事先设定好的，也可以通过按键进行调节改变设定浓度。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本章总结 2
第二章 系统原理分析及方案选择 3
2.1总方案设计 3
2.2主控制器模块选择及控制原理 3
2.3按键选择及控制原理 4
2.4液晶显示模块及控制原理 4
2.5 USB电源供电及USB的控制原理 4
2.6本章总结 5
第三章 硬件实现及单元电路设计 6
3.1主控制模块 6
3.1.1STC89C52芯片资料 8
3.1.2主控模块工作原理 8
3.2显示模块电路 9
3.2.1LCD1602液晶芯片资料 9
3.2.2LCD1602液晶显示模块工作原理 11
3.2.3粉尘的检测形式 11
3.3报警模块的设计 12
3.3.1S8550芯片资料 12
3.3.2报警模块工作原理 12
3.4按键模块的设计 13
3.5粉尘检测模块电路设计 13
3.5.1GP2Y1010AU0F芯片资料
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
14
3.5.2GP2Y1010AU0F工作原理 14
3.6电源部分的设计 15
3.7本章总结 15
第四章 系统软件设计 16
4.1程序结构分析 16
4.2系统主程序 16
4.2.1 传感器初始化程序流程图 16
4.2.2读粉尘子程序流程图 17
4.3软件介绍 19
4.4本章总结 21
第五章 系统调试 22
5.1安装步骤 22
5.2系统调试 22
5.3问题分析与解决 23
5.3.1原理设计错误 23
5.3.2液晶不能正常显示 23
5.3.3调试出现的问题 23
5.4本章总结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A：原理图 27
附录B：元器件清单 28
附录C：源程序 29
第一章 绪论
随着生活水平的提高，人们越来越关注生活质量，也愈发地关注空气质量，造成空气污染的很大一部分是来自于粉尘污染。它会对人体产生很多的危害，最严重，最直接的就是引起尘肺病。所以我们要设计一个检测空气中粉尘浓度超过报警值就会报警提示需要进行空气净化这样的装置。
1.1课题的背景
粉尘（Dust）是指悬浮在空气中的固体微粒。粉尘的包括范围很广，灰尘，尘埃都可称之为粉尘，当然粉尘并不仅仅全是对我们的生活有害的，粉尘也是作为保护地球温度的一个重要因素，但粉尘的浓度必须维持适当的程度，过多或者过少都会对环境产生危害，这里我们研究粉尘浓度过多的情况。因为工业生产产生的粉尘和有害气体严重危害人类健康，是诱发多种疾病的主要原因。所以我们要对粉尘的浓度来进行检测，以保证空气质量。工厂中的很多粉尘携带有毒的化学物质，人们长久吸入或长期散落在皮肤上容易导致癌症的产生。由此可见粉尘对人体健康和工业生产的巨大危害性，煤矿井下的管道作业、煤炭的生产都要产生大量粉尘，而且因为煤矿底下的通风条件很差，煤矿工作者更容易吸入有毒的粉尘，而且是长期吸入有毒粉尘，这些有毒的粉尘会长期累积在肺泡中，引起很多很多的慢性疾病，而且又因为地下工作环境极其危险，所以这就是为什么每年有数以万计的煤矿工作者死于工作岗位上。因此一定要实时检测煤矿井下粉尘的浓度，了解粉尘浓度的变化情况，及时进行空气净化。
因此，智能空气净化控制设备系统的意义重大是现代生活中不可缺少的必备品。
1.2国内外研究现状
国内外对于粉尘浓度检测，目前来看有许多先进的设备，利用β射线原理，这种方法仅仅只与物质的重量有关，与其他的物化性质完全无关，因此此原理等同于称重法，可直接读粉尘浓度。并且如果配备不同的采样入口装置，可监测总粉尘、以及其他的各类粉尘。然后使用称重法比较，若相关系数和偏差都在合适的范围内，就可以证明射线源和安全标准，可以进行稳定的工作。
另一种为激光粉尘仪，利用激光管作为光源，利用前向光散射的原理，可以达到各种环境中的浓度检测以此来进行环境保护如能测定公共场所可吸入颗粒物的浓度以此进行环境保护同时也可进行矿工生产现场的浓度检测，这是国际上最新型的粉尘仪。
1.3本章总结
本章主要叙述本课题研究的背景以及国内外目前的研究现状，随着雾霾越来越严重，检测粉尘的设备也越来越重要，使我们研究本可以的一个重要的硬性条件。
第二章 系统原理分析及方案选择
为了满足系统方案设计，本章从总方案设计与主控制器模块选择、按键选择、液晶显示模块、电源选取USB及他们的控制原理来进行简述。
2.1总方案设计
系统设计主要围绕通过检查空气中的粉尘浓度来进行空气净化，设计主要是由STC89C52单片机，ADC0832模数转换器，GP2Y1010AU粉尘传感器，LCD1602液晶，电源，按键C以及蜂鸣报警器组成的。通过ADC0832模数转换器采集粉尘传感器中的粉尘浓度传输给52单片机，数据经转换处理后在液晶屏上显示粉尘浓度，当测出来的粉尘浓度大于原先设定的值时，就会产生报警表示需要进行空气净化。至于报警值是事先设定好的，也可以通过按键进行调节改变设定浓度。
系统结构图如图21所示：
图21 总方案结构框图
本系统主要由粉尘检测模块、按键设置模块、报警模块以及液晶显示模块电路及蜂鸣报警组成，下面简述主要模块的选择及控制原理。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本章总结 2
第二章 系统原理分析及方案选择 3
2.1总方案设计 3
2.2主控制器模块选择及控制原理 3
2.3按键选择及控制原理 4
2.4液晶显示模块及控制原理 4
2.5 USB电源供电及USB的控制原理 4
2.6本章总结 5
第三章 硬件实现及单元电路设计 6
3.1主控制模块 6
3.1.1STC89C52芯片资料 8
3.1.2主控模块工作原理 8
3.2显示模块电路 9
3.2.1LCD1602液晶芯片资料 9
3.2.2LCD1602液晶显示模块工作原理 11
3.2.3粉尘的检测形式 11
3.3报警模块的设计 12
3.3.1S8550芯片资料 12
3.3.2报警模块工作原理 12
3.4按键模块的设计 13
3.5粉尘检测模块电路设计 13
3.5.1GP2Y1010AU0F芯片资料
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14
3.5.2GP2Y1010AU0F工作原理 14
3.6电源部分的设计 15
3.7本章总结 15
第四章 系统软件设计 16
4.1程序结构分析 16
4.2系统主程序 16
4.2.1 传感器初始化程序流程图 16
4.2.2读粉尘子程序流程图 17
4.3软件介绍 19
4.4本章总结 21
第五章 系统调试 22
5.1安装步骤 22
5.2系统调试 22
5.3问题分析与解决 23
5.3.1原理设计错误 23
5.3.2液晶不能正常显示 23
5.3.3调试出现的问题 23
5.4本章总结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A：原理图 27
附录B：元器件清单 28
附录C：源程序 29
第一章 绪论
随着生活水平的提高，人们越来越关注生活质量，也愈发地关注空气质量，造成空气污染的很大一部分是来自于粉尘污染。它会对人体产生很多的危害，最严重，最直接的就是引起尘肺病。所以我们要设计一个检测空气中粉尘浓度超过报警值就会报警提示需要进行空气净化这样的装置。
1.1课题的背景
粉尘（Dust）是指悬浮在空气中的固体微粒。粉尘的包括范围很广，灰尘，尘埃都可称之为粉尘，当然粉尘并不仅仅全是对我们的生活有害的，粉尘也是作为保护地球温度的一个重要因素，但粉尘的浓度必须维持适当的程度，过多或者过少都会对环境产生危害，这里我们研究粉尘浓度过多的情况。因为工业生产产生的粉尘和有害气体严重危害人类健康，是诱发多种疾病的主要原因。所以我们要对粉尘的浓度来进行检测，以保证空气质量。工厂中的很多粉尘携带有毒的化学物质，人们长久吸入或长期散落在皮肤上容易导致癌症的产生。由此可见粉尘对人体健康和工业生产的巨大危害性，煤矿井下的管道作业、煤炭的生产都要产生大量粉尘，而且因为煤矿底下的通风条件很差，煤矿工作者更容易吸入有毒的粉尘，而且是长期吸入有毒粉尘，这些有毒的粉尘会长期累积在肺泡中，引起很多很多的慢性疾病，而且又因为地下工作环境极其危险，所以这就是为什么每年有数以万计的煤矿工作者死于工作岗位上。因此一定要实时检测煤矿井下粉尘的浓度，了解粉尘浓度的变化情况，及时进行空气净化。
因此，智能空气净化控制设备系统的意义重大是现代生活中不可缺少的必备品。
1.2国内外研究现状
国内外对于粉尘浓度检测，目前来看有许多先进的设备，利用β射线原理，这种方法仅仅只与物质的重量有关，与其他的物化性质完全无关，因此此原理等同于称重法，可直接读粉尘浓度。并且如果配备不同的采样入口装置，可监测总粉尘、以及其他的各类粉尘。然后使用称重法比较，若相关系数和偏差都在合适的范围内，就可以证明射线源和安全标准，可以进行稳定的工作。
另一种为激光粉尘仪，利用激光管作为光源，利用前向光散射的原理，可以达到各种环境中的浓度检测以此来进行环境保护如能测定公共场所可吸入颗粒物的浓度以此进行环境保护同时也可进行矿工生产现场的浓度检测，这是国际上最新型的粉尘仪。
1.3本章总结
本章主要叙述本课题研究的背景以及国内外目前的研究现状，随着雾霾越来越严重，检测粉尘的设备也越来越重要，使我们研究本可以的一个重要的硬性条件。
第二章 系统原理分析及方案选择
为了满足系统方案设计，本章从总方案设计与主控制器模块选择、按键选择、液晶显示模块、电源选取USB及他们的控制原理来进行简述。
2.1总方案设计
系统设计主要围绕通过检查空气中的粉尘浓度来进行空气净化，设计主要是由STC89C52单片机，ADC0832模数转换器，GP2Y1010AU粉尘传感器，LCD1602液晶，电源，按键C以及蜂鸣报警器组成的。通过ADC0832模数转换器采集粉尘传感器中的粉尘浓度传输给52单片机，数据经转换处理后在液晶屏上显示粉尘浓度，当测出来的粉尘浓度大于原先设定的值时，就会产生报警表示需要进行空气净化。至于报警值是事先设定好的，也可以通过按键进行调节改变设定浓度。
系统结构图如图21所示：
图21 总方案结构框图
本系统主要由粉尘检测模块、按键设置模块、报警模块以及液晶显示模块电路及蜂鸣报警组成，下面简述主要模块的选择及控制原理。
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