发布时间 : 星期一 文章一种基于51单片机的粉尘监测系统的设计—定稿 - 图文更新完毕开始阅读b4fb291ec8d376eeafaa31b7
2.3程序结构分析
主程序对所用到的外设资源进行初始化，还调用了LCD显示程序、键值设定
程序、对ADC0832以及粉尘传感器数据处理程序3个子程序,LCD显示程序都需要更新数值，键值动作变化或者粉尘浓度数据有改变时。在本章主要介绍主程序流程，和对ADC0832以及粉尘传感器数据处理子程序流程。
2.4 整体的设计方案
毕业设计采用ADC0832模数转换器模块、LCD1602液晶模块、STC89C52单片机最小系统、GP2Y1010AU粉尘传感器、电源模块、蜂鸣器报警模块和按键模块模块等模块组成。单片机实时通过ADC0832转换芯片采集GP2Y1010AU粉尘传感器的粉尘的浓度，通过单片机的数据转换处理后在液晶屏上显示空气中的质量，当测量空间中的粉尘浓度大于设置粉尘浓度时，蜂鸣器和发光二极管发出声光报警。粉尘的浓度报警值可以通过按键进行设置。系统总体框图如图4所示：
图4 总体结构框图
粉尘传感器 ADC0832 单片机 STC89C52最小系统 LCD显示 按键模块 电源模块 蜂鸣器报警
该系统主要由粉尘检测模块GP2Y1010AU、按键设置模块、报警模块和液晶显示模块态显电路组成，下面我分别介绍实现这个系统功能的方案。
2.5电源模块
采用5V蓄电池为系统提供电源。蓄电池是具有稳定的电压输出性能以及较强的电流驱动能力。可以运用电脑和充电宝，用起来也比较方便也很实惠。
3 主要元器件简介
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3.1 GP2Y1010AU0F传感器简介
一、GP2Y1010AU0F物理特性
GP2Y1010AU0F是一个采用光学传感系统的灰尘传感器。该设备由一个光电管成对角和红外线发光二极管（IRED）布置而成。它通过检测空气中的灰尘的反射光。特别是，它能够灵敏有效地检测到像香烟烟雾等非常细小的粒子。出此之外，它也还可以通过脉冲冲模拟输出来分别区分屋子内的烟雾和灰尘。其内部原理图如图5所示：
图5 GP2Y1010AU0F内部原理图
其中IRED代表红外发光二极管，Dust through hole代表通孔的粉尘，Dust or Smoke particle代表粉尘或烟雾粒子，amplifier circuit代表放大电路，For sensitive adjustment代表对于敏感的调整； 其主要参数如表1所示：
表1 GP2Y1010AU0F主要参数
主要参数 灵敏度
技术条件 0.5V/（0.1mg/m3） 5
备注
输出电压 供电电流 体积规格 兼容性 供应电压Vcc 输入终端电压 适应温度
其电光特性如表2所示：
0.9（TYP） 11mA 46.0*30.0*17.6 兼容 -0.3~+0.7 -0.3~Vcc -10~65 无灰尘 单位 mm 无铅ROHS指令 单位 V Vled单位 V 单位 ℃ 表2 GP2Y1010AU0F 光电特性
最小 灵敏度 K 1*2*3 0.35 输出电压 Voc 1*2*3 0 输出电压范围 Voh Rl=4.7K 3.4 LED端子电流 I (led) LED端子=0V - 消耗电流 Icc RL=无穷大 -
参数 符号 工作条件 典型值 0.5 0.9 - 10 11 最大 0.65 单位 V/（0.1mg/m3） 1.5 V - V 20 mA 20 mA 其中灵敏度是由输出电压变化量规定时粉尘浓度有0.1毫克/立方米指定。 LED输入端子输入的条件如表3所示：
表3 LED输入端子输入条件
参数 脉冲周期 脉冲宽度 工作电源电压
其引脚定义和实物图如图6所示：
符号 T Pw VCC 数值 10?1 0.32?0.02 5?0.5 单位 ms ms V
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图6 GP2Y1010AU引脚定义和实物图
二、GP2Y1010AU0F检出方法
GP2Y1010AU0F插上电源或者接上干电池后，1秒内就会稳定、正常的工作，可以进行检出。我们使用的方法是：从输出的电压来进行分析和判定。首先测出无尘无烟时的电压值并且保存下来。灰尘和烟检出时输出的区别：一般，烟是细小的颗粒，密度很高，狂撒速度非常的快。灰尘粉尘是一个一个的大颗粒，密度非常低，陆陆续续式的进入灰尘传感器的检出区域并且进行检测。就如图7所示，
图7 GP2Y1010AU0F检测灰尘和烟雾输出电压波形比较
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