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PM2.5监测设备系统电路模块设计
本检测设备PM2.5环境监测系统价格低廉,能够解决资金投入问题。在监测区内,每个节点的PM2.5检测由PM2.5传感器、检测板组成,通过无线通信方式将数据传送给云监控中心。在无线远距离数据传输方式中,通用分组无线业务(GPRS)为远程监测的数据传输提供了一种高效、低成本的途径。用户在线按流量计费,大大降低了系统的营运成本。GPRS所提供Internet的全球性无线接入,使经由GPRS和Internet数据传输已越来越快捷和高效。
时钟电路
图中采用的是内时钟模式,即采用利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 ~12MHz 之间任选,甚至可以达到24MHz 或者更高,但是频率越高功耗也就越大。在本实验套件中采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响,可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时,电容可以在20 ~40pF 之间选择(本实验套件使用30pF);当采用陶瓷谐振器件时,电容要适当地增大一些,在30 ~50pF 之间。通常选取33pF 的陶瓷电容就可以了。另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板时,晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近,以减少引线的寄生电容,保证振荡器可靠工作。检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波,也可以使用万用表测量(把挡位打到直流挡,这个时候测得的是有效值)XTAL2 和地之间的电压时,可以看到2V 左右一点的电压。
复位电路
在单片机系统中,复位电路是非常关键的,当程序跑飞或死机时,就需要进行复位。 MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。 复位操作通常有两种基本形式:上电自动复位和开关复位。上电瞬间,电容两端电压不能突变,此时电容的负极和RESET 相连,电压全部加在了电阻上,RESET 的输入为高,芯片被复位。随之+5V电源给电容充电,电阻上的电压逐渐减小,最后约等于0 ,芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键,当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位,在芯片正常工作后,通过按下按键使RST管脚 出现高电平达到手动复位的效果。P0 口外接上拉电阻 51 单片机的P0 端口为开漏输出,内部无上拉电阻。所以在当做普通I/O 输出数据时,由于V2 截止,输出级是漏极开路电路, 要使“1”信号(即高电平)正常输出,必须外接上拉电阻,如图所示。
LCD12864显示模块
基于本设计所显示内容信息量大,本设计选择以液晶显示信息量大,具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等功能的LCD12864液晶显示屏作为实现显示功能的元件。 FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字,和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。 也可完成图形显示。
蜂鸣器报警功模块
将温湿度传感器采集出来的监测值传输给单片机,当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时,驱动风扇,若风扇降温的效果低于温度升高的速度,当温度超过所设置温度最大限度值,蜂鸣器便开始工作报警,直到温度达到安全温度范围内,停止鸣叫报警。 同理,当湿度达到所设置湿度最高限度值时蜂鸣器也开始工作报警,直到湿度达到正常湿度范围内,停止鸣叫报警。
温湿度调节模块
温湿度调节主要分为升温模块,降温模块,干燥模块和加湿模块。系统温湿度调节的实现通过单片机控制电暖器升温,控制风扇降温,控制加湿器加湿空气。 本设计主要实现风扇降温功能。 降温模块主要元件由小马达组成,用塑料片剪成扇叶形状装在小马达上,当温湿度传感器所测当前温度高于所设定限度值,系统自动启动小马达起到降温的作用,直到温度恢复到正常值范围内,系统自动停止马达的转动从而起到调节温度制冷作用。
采用AT89C52单片机为控制中心,由DSM501灰尘传感器测量空气粉尘浓度,LCD12864显示屏显示当前空气粉尘浓度。当空气中粉尘浓度达到所设定限度启动蜂鸣器自动报警。实践证明,该系统电路简单、工作稳定、集成度高,调试方便,测试精度高,具有一定的实用价值。
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