PM2.5監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)

　　本檢測(cè)設(shè)備PM2.5環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)價(jià)格低廉，能夠解決資金投入問題。在監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的PM2.5檢測(cè)由PM2.5傳感器、檢測(cè)板組成，通過無(wú)線通信方式將數(shù)據(jù)傳送給云監(jiān)控中心。在無(wú)線遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸方式中，通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS）為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸提供了一種高效、低成本的途徑。用戶在線按流量計(jì)費(fèi)，大大降低了系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)成本。GPRS所提供Internet的全球性無(wú)線接入，使經(jīng)由GPRS和Internet數(shù)據(jù)傳輸已越來越快捷和高效。

　　時(shí)鐘電路

　　圖中采用的是內(nèi)時(shí)鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2 的引腳上外接定時(shí)元件內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來說晶振可以在1.2 ～12MHz 之間任選，甚至可以達(dá)到24MHz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本實(shí)驗(yàn)套件中采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個(gè)電容的大小對(duì)振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當(dāng)采用石英晶振時(shí)，電容可以在20 ～40pF 之間選擇（本實(shí)驗(yàn)套件使用30pF）；當(dāng)采用陶瓷諧振器件時(shí)，電容要適當(dāng)?shù)卦龃笠恍?，?0 ～50pF 之間。通常選取33pF 的陶瓷電容就可以了。另外值得一提的是如果讀者自己在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近，以減少引線的寄生電容，保證振蕩器可靠工作。檢測(cè)晶振是否起振的方法可以用示波器可以觀察到XTAL2 輸出的十分漂亮的正弦波，也可以使用萬(wàn)用表測(cè)量（把擋位打到直流擋，這個(gè)時(shí)候測(cè)得的是有效值）XTAL2 和地之間的電壓時(shí)，可以看到2V 左右一點(diǎn)的電壓。

　　復(fù)位電路

　　在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，就需要進(jìn)行復(fù)位。 MCS-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時(shí)電容的負(fù)極和RESET 相連，電壓全部加在了電阻上，RESET 的輸入為高，芯片被復(fù)位。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0 ，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復(fù)位按鍵，當(dāng)復(fù)位按鍵沒有被按下的時(shí)候電路實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使RST管腳 出現(xiàn)高電平達(dá)到手動(dòng)復(fù)位的效果。P0 口外接上拉電阻 51 單片機(jī)的P0 端口為開漏輸出，內(nèi)部無(wú)上拉電阻。所以在當(dāng)做普通I/O 輸出數(shù)據(jù)時(shí)，由于V2 截止，輸出級(jí)是漏極開路電路， 要使“1”信號(hào)（即高電平）正常輸出，必須外接上拉電阻，如圖所示。

　　LCD12864顯示模塊

　　基于本設(shè)計(jì)所顯示內(nèi)容信息量大，本設(shè)計(jì)選擇以液晶顯示信息量大，具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等功能的LCD12864液晶顯示屏作為實(shí)現(xiàn)顯示功能的元件。 FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64， 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字。 也可完成圖形顯示。

　　蜂鳴器報(bào)警功模塊

　　將溫濕度傳感器采集出來的監(jiān)測(cè)值傳輸給單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)比較監(jiān)測(cè)到的數(shù)值超出所設(shè)定閾值時(shí)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，若風(fēng)扇降溫的效果低于溫度升高的速度，當(dāng)溫度超過所設(shè)置溫度最大限度值，蜂鳴器便開始工作報(bào)警，直到溫度達(dá)到安全溫度范圍內(nèi)，停止鳴叫報(bào)警。 同理，當(dāng)濕度達(dá)到所設(shè)置濕度最高限度值時(shí)蜂鳴器也開始工作報(bào)警，直到濕度達(dá)到正常濕度范圍內(nèi)，停止鳴叫報(bào)警。

　　溫濕度調(diào)節(jié)模塊

　　溫濕度調(diào)節(jié)主要分為升溫模塊，降溫模塊，干燥模塊和加濕模塊。系統(tǒng)溫濕度調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)通過單片機(jī)控制電暖器升溫，控制風(fēng)扇降溫，控制加濕器加濕空氣。 本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇降溫功能。 降溫模塊主要元件由小馬達(dá)組成，用塑料片剪成扇葉形狀裝在小馬達(dá)上，當(dāng)溫濕度傳感器所測(cè)當(dāng)前溫度高于所設(shè)定限度值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)小馬達(dá)起到降溫的作用，直到溫度恢復(fù)到正常值范圍內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)停止馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而起到調(diào)節(jié)溫度制冷作用。

　　采用AT89C52單片機(jī)為控制中心，由DSM501灰塵傳感器測(cè)量空氣粉塵濃度，LCD12864顯示屏顯示當(dāng)前空氣粉塵濃度。當(dāng)空氣中粉塵濃度達(dá)到所設(shè)定限度啟動(dòng)蜂鳴器自動(dòng)報(bào)警。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、集成度高，調(diào)試方便，測(cè)試精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。