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基于PM2.5智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
廣東海洋大學寸金學院 杜永峰 廣東湛江 2020/7/14 9:08:33
（接上頁）塊具有高靈敏度、高一致性可達+/-15%、可清洗、體積小、高EMC性能的特點。它的工作原理是利用微小顆粒物對光的散射原理，當微小顆粒物經(jīng)過檢測孔時，對光線形成散射。散射光線的一部分通過光軸，經(jīng)透鏡聚集到感光元件，感光元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。
2.2.2MQ2煙霧傳感器模塊
MQ-2煙霧傳感器具有高靈敏度、響應速度快、可靠性高、壽命長等優(yōu)點。它適宜探測的氣體類型有液化氣、苯、烷、酒精、氫氣和煙霧等氣體。當MQ-2型氣體傳感器接觸到煙霧時，將使其表面導電率發(fā)生變化而感知煙霧的存在。煙霧濃度的大小，將引起導電率的變化，最后改變電阻值的變化。煙霧濃度升高，導電率增大，電阻值減��；輸出信號就越大。該模塊有四個引腳。分別依次為電源正VCC、接地GND、數(shù)字輸出DO和模擬輸出AO。
2.2.3 GY-30光照度傳感器模塊
GY-30光照度傳感器模塊是一款基于IIC通信的16bit的數(shù)字型傳感器。模塊主要是以BH1750數(shù)字型光強感應芯片為核心及一些外圍驅(qū)動電路。BH1750是一款內(nèi)部集成了光電轉(zhuǎn)換、ADC轉(zhuǎn)換、IIC信號轉(zhuǎn)換等電路的芯片，省去了復雜信號處理電路，即能保持良好的穩(wěn)定型又節(jié)省空間。GY-30光照度傳感器模塊只需要將SCL、SDA引腳與單片機任何兩個IO相連，并加上上拉電阻。從GY-30光照度傳感器模塊讀取出的數(shù)據(jù)并不是最終的光照強度，需要按照一定的公式進行轉(zhuǎn)換。GY-30光照度傳感器模塊采用了IIC通訊協(xié)議在實現(xiàn)同GY-30通信時，需先實現(xiàn)IIC通信程序，再根據(jù)BH1750芯片的控制指令獲取光照數(shù)據(jù)。
2.2.4DHT11溫濕度傳感器模塊
DHT11數(shù)字溫濕度復合傳感器能夠輸出已校準的數(shù)字信號。它由電阻式感濕元件和負溫度系數(shù)測溫元件兩部分組成，它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感器技術，因此它具有品質(zhì)優(yōu)、響應快、極強的抗干擾能力、極高性價比和可靠性以及長期的穩(wěn)定性等優(yōu)點。它與一個高性能8位單片機相連接。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器讀出數(shù)據(jù)的順序是先濕度，后溫度；先整數(shù)，后小數(shù)的順序，當傳送完32bit數(shù)據(jù)時，還需要對其傳送的結果用8bit數(shù)據(jù)進行校驗。即數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)”相加所得結果的末8位。
2.3 GSM通信模塊
SIM900A模塊是一款尺寸緊湊的GSM/GPRS模塊，供電電壓3.4V~4.5V。該模塊有AT指令集接口，支持Text和PDU兩種短消息模式。SM移動通信模塊采用SIM900A作為控制核心，加以外圍輔助電路實現(xiàn)系統(tǒng)短信的收發(fā)功能。電路連接是將SIM900A通信模塊的串口與單片機的串口進行連接，從而實現(xiàn)單片機對SIM900A通信模塊的控制。RXD數(shù)據(jù)接收信號線用于接收來自單片機的數(shù)據(jù)。接22Ω電阻后與單片機數(shù)據(jù)發(fā)送端口TXD即P3.0相接。TXD數(shù)據(jù)發(fā)送信號線用于向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)。接22Ω電阻后與單片機RXD即P3.1相接。且需與SIM900A模塊與單片機模塊必須共地。SIM900A模塊其實跟手機功能和結構差不多，需要安裝能夠正常使用手機卡，這樣才可以實現(xiàn)該模塊與系統(tǒng)設置的電話號碼進行正常的通信業(yè)務。
2.4 12864液晶顯示屏模塊
液晶顯示器12864，它主要由液晶顯示器件、連接件、PCB板、背光源、集成電路等結構件裝配在一起的一種圖形點陣液晶顯示模塊；具有顯示容量大、耗能低、人機交流界面友好等優(yōu)點；它可顯示8X4行的漢字，也可完成字符、圖形顯示，構成全中文人機交互圖形界面。
2.5 繼電驅(qū)動模塊
光耦隔離繼電器驅(qū)動輸出電路接入負載，當單片機某個I/O輸出低電平時，其光耦的輸入電路發(fā)光二極管導通發(fā)光，直接照射到輸出電路的光敏三極管使其工作，旁邊的三極管飽和飽和導通，繼電器線圈得電并吸合，相應家用電器設備開始工作。當單片機I/O輸出高電平時，三極管處于截至狀態(tài)，繼電器失電而處于釋放狀態(tài)，相應家用電器設備停止工作。
2.6 聲光報警電路模塊
聲光報警電路模塊由三極管、揚聲器、LED、電阻構成。當出現(xiàn)檢測的環(huán)境量PM2.5粉塵濃度、煙霧濃度、光照濃度或溫濕度達到設定值時，三極管飽和導通，揚聲器發(fā)聲，同時LED閃爍發(fā)光。
2.7按鍵設置模塊
鍵盤中的每一個按鍵都是一個常開的開關電路，當所設置的按鍵按下時，則處于閉合狀態(tài)，鍵的狀態(tài)需要IO電路通知單片機。按鍵設置模塊主要是用來設置環(huán)境量的閾值。
3 PM2.5智能環(huán)境檢測系統(tǒng)軟件程序設計
本設計的控制核心芯片是STC89C52，系統(tǒng)的軟件程序有主程序和（未完，下一頁）
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