3、粉尘浓度显示的实现思路

以往的显示模块多采用数码管，虽然数码管显示的亮度高，成本低，电路简单，但是数码管一般只适合数字显示，占用的I/O多。而本系统设计采用的LCD12864，虽然相对来说程序和电路都复杂些，但是液晶显示信息量大，具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其他显示器无法比拟的优点，近年来已被广泛应用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。

四、设计内容的实现

1、微处理器单片机的组成

单片机的*小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用*少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说， *小系统一般应该包括： 单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图3）。

1. 时钟电路

在设计时钟电路之前，让我们先了解下51 单片机上的时钟管脚：

XTAL1（19 脚） ：芯片内部振荡电��输入端。

XTAL2（18 脚） ：芯片内部振荡电路输出端。

XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图3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（一个石英晶体和两个电容），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（PCB） 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。

    时钟电路如图3所示。

2. 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（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。

MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST（ 第9 管脚） 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，*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。

    复位电路图如图4所示。  

3. EA/VPP（31 脚） 的功能和接法

51 单片机的EA/VPP（31 脚） 是内部和外部程序存储器的选择管脚。当EA 保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；当EA 保持低电平时，则不管是否有内部程序存储器，只访问外部存储器。

对于现今的绝大部分单片机来说，其内部的程序存储器（一般为flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存储器，而是直接使用内部的存储器。

在本实验套件中，EA 管脚接到了VCC 上，只使用内部的程序存储器。这一点一定要注意，很多初学者常常将EA 管脚悬空，从而导致程序执行不正常。

4. 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（见图3）。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5所示。

另外，避免输入时读取数据出错，也需外接上拉电阻。在这里简要的说下其原因：在输入状态下，从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的，但也有例外。例如，当从内部总线输出低电平后，锁存器Q ＝ 0， Q ＝ 1，场效应管V1 开通，端口线呈低电平状态。此时无论端口线上外接的信号是低电平还是高电平，从引脚读入单片机的信号都是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器Q ＝ 1, Q ＝ 0,场效应管V1 截止。如外接引脚信号为低电平， 从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。所以当P0 口作为通用I/O 接口输入使用时，在输入数据前，应先向P0 口写“1”，此时锁存器的Q 端为“0”，使输出级的两个场效应管V1、V2 均截止，引脚处于悬浮状态，才可作高阻输入。

总结来说：为了能使P0 口在输出时能驱动NMOS 电路和避免输入时读取数据出错，需外接上拉电阻。在本实验套件中采用的是外加一个10K 排阻。此外，51 单片机在对端口P0—P3 的输入操作上，为避免读错，应先向电路中的锁存器写入“1”，使场效应管截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。

5. LED 驱动电路

细心的读者可能已经发现，在*小系统中，发光二极管（LED）的接法是采取了电源接到二极管正极再经过1K 电阻接到单片机I/O 口上的（见图4 中的接法1）。为什么这么接呢？首先我们要知道LED 的发光工作条件，不同的LED 其额定电压和额定电流不同，一般而言，红或绿颜色的LED 的工作电压为1.7V~2.4V，蓝或白颜色的LED 工作电压为2.7~4.2V， 直径为3mm LED 的工作电流2mA~10mA。在这里采用红色的3mm 的LED。其次，51 单片机（如本实验板中所使用的STC89C52单片机）的I/O 口作为输出口时，拉电流（向外输出电流）的能力是μA 级别，是不足以点亮一个发光二极管的。而灌电流（往内输入电流）的方式可高达20mA，故采用灌电流的方式驱动发光二极管。当然，现今的一些增强型单片机，是采用拉电流输出（接法2）的，只要单片机的输出电流能力足够强即可。另外，图4 中的电阻为1K 阻值，是为了限制电流，让发光二极管的工作电流限定在2mA~10mA。

2、粉尘浓度监测采集电路的实现

本设计测量空气中粉尘浓度采用灰尘传感器DSM501

灰尘传感器DSM501主要特性：
●灰尘传感器DSM501可以感知**产生的烟气和花粉,房屋粉尘等

●1微米以上的微小粒子.
●体积小,重量轻,便于安装.
●5V的输入电路,便于信号处理.
●内藏气流发生器,可以自行吸引外部大气.
●灰尘传感器DSM501保养简单,可以长期保持传感器的特性.

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1、 加热器：模块内置一个加热器，热引起上升气流使外部空气流进模块内部。

2、 检测的粒子类型：此模块被设计成可以检测1μm 以上粒子，如香烟、房屋灰尘、霉菌、

花粉、孢子。

3、 安装： ①必须���直安装；

②远离人工气流如风扇，如当用于空气清新机时，风扇的前方和后方都不能安装，

可任选外壳一侧安装，但外壳上要保留通风口以保证外部气流可以流进来；

③注意安装时要避免粘性粒子如油类进入模块，当这种粒子粘在光学部件上将会

产生故障。

④当模块受潮湿将会影响它的正常功能，因此应避免受潮。

4、 透镜：透镜需要视环境状况隔一段时间进行清洁，约6 个月一次。清洁时用棉签一头醮清

水轻擦，然后用另一头擦干。不可以用酒精等有机溶剂擦拭透镜。

5、 版权说明：本产品及资料版权归SYHITECH

所做编译只是为了促进该产品在中国地区的销售及应用，资料如有不符请以原厂为准。

■ 包装

模块尺寸：59*45*20 (mm)

重量：约25g

托 盘： 5*5= 25pcs/盘

中 盒：5 盘=125pcs/盒

外包装：4 盒=500pcs/包

尺寸：670*250*420（mm）

重量：不超过13Kg

符号 尺寸(mm)

L 59

W 45

H 20

L

W

H

如图4所示。

3、LCD12864显示功能的实现

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**、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.

LCD12864管脚图如图5所示。

电路接线图如图6所示。

图6  LCD12864电路接线图

4、蜂鸣器报警功能的实现

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*大限度值，蜂鸣器便开始工作报警，直到温度达到**温度范围内，停止鸣叫报警。

同理，当湿度达到所设置湿度*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。

蜂鸣器报警电路如图7所示。

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。

风扇降温电路如图8所示。