基于51单片机空气净化器控制系统设计报告

电子信息工程专业 单片机系统课程设计

空气净化器控制系统设计

目录

1.2设计要求

（2）以51单片机为核心对室内空气质量进行实时检测，检测结果可通过数码管、液晶或者其他方式进行显示；

（3）检测结果与阈值进行比较，通过改变直流电机转速来模拟空气净化器滤芯的转动，达到控制室内空气质量的目的；

2系统方案分析

2.1系统分析

图2.1  系统框图

2.2器件选择

2.2.1 PM2.5传感器的选择

    PM2.5传感器选择GP2Y1010AU0F,灰尘传感器GP2Y1010AU0F灵敏度高，可以用来测量0.8微米以上的微小粒子，可用于室内环境中烟气、粉尘、花粉等浓度的检测，以检测出单位体积粒子的绝对个数，而且内置气流发生器，可以自行吸入外部空气。其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓度成正比。

图2.2  PM2.5传感器

2.2.2 电机驱动部分

图2.3 电机驱动原理图

图2.4  液晶显示屏1602引脚图

图2.5 单片机引脚图

3 系统硬件电路设计

3.1 电源电路

图3.1 电源电路

3.2 电机驱动控制电路

图3.2 电机驱动控制电路

3.3单片机最小系统

图3.3 单片机最小系统

3.4 PM2.5传感器电路

图3.4 PM2.5传感器电路

3.5液晶显示电路

   管脚功能：

图3.5 液晶显示电路

3.6下载电路

图3.6 下载电路

3.7报警电路

图3.6 报警电路

4系统软件设计

• 1主程序模块
  

图4.1 主程序流程图

4.2液晶显示LCD1602程序

图4.2液晶模块程序流程图

4.3 PM2.5传感模块程序设计

图4.3 PM2.5传感器设计流程图

5 系统调试

5.1 系统调试中出现的问题

5.2 系统调试后出现的结果

结    论

[1] 《51单片机课程设计》 华中科技大学出版社   周向红编

[2] 《51单片机C语言应用开发》北京航空航天大学出版社   刘波文等编

[3] 《单片机实用系统设计与仿真经典实例》电子工业出版社 周润景等编

[4] 《新型电子通用单元电路》电子工业出版社   孙余凯等编

[5] http://wenku.baidu.com/view/1c7e5723dd36a32d737581c1.html

[6] http://wenku.baidu.com/view/89a4b74bcf84b9d528ea7ab9.html

[7] http://www.doc88.com/p-606590837883.html

附录A  系统硬件电路图

附录B 实物照片

附录C 系统完整程序代码

1. #include <reg52.h>   //reg52.h是针对52单片机定义的头文件，主要包括寄存器定义。
   
2. #include <intrins.h>  //要使用<intrins.h>里面的函数（像汇编一样简便）
   
3. #include <stdio.h>   //C语言标准库里的一种       文件，预处理命令。
   
4. #include <stdlib.h>   //可以调用它里面声明的函数了，比如：malloc、free、exit等常用函数
   
5. #define uchar unsigned char  //预定义 uchar 为 unsigned char 的一个代名词
   
6. #define uint unsigned int   //预定义uint为unsigned int的一个代名词
   
7. sbit lcden=P1^5;   //使能端设置
   
8. sbit lcdrw=P1^6;   //1602（写数据端）
   
9. sbit lcdrs=P1^7;   // 1602（读数据端）
   
10. sbit rxd=P3^2;    //单片机发送数据(txd接收数据)
    
11. sbit PWM=P0^1;  //PWM波输出端
    
12. sbit IN0=P3^5;    //输入口1
    
13. sbit IN1=P3^6;    //输入口2
    
14. sbit alarm=P0^0;//蜂鸣器
    
15. sbit k1=P1^0;//开关k1为模式一
    
16. sbit k2=P1^1;//开关k2为模式二
    
17. sbit k3=P1^2;//开关k3为模式三
    
18. sbit zero=B^0;  //52单片机的头文件
    
19. sbit one=B^1;
    
20. sbit two=B^2;
    
21. sbit three=B^3;
    
22. sbit four=B^4;
    
23. sbit five=B^5;
    
24. sbit six=B^6;
    
25. sbit seven=B^7;
    
26. uchar cal[7]={0};
    
27. uchar buf;
    
28. uchar sum;
    
29. uint i=0;
    
30. uint lcd;
    
31. uchar gdp=0,gao=0,mode;
    
32. uint Vo=0;
    
33. uchar t=0;
    
34. uchar code table[]="PM2.5:";   //数组
    
35. uchar code table1[]="Mode:";  //数组
    
36. uchar code table2[]="ug/m^3";  //数组
    
37. uchar code table3[]="    ";    //数组
    
38. uchar code table4[]="DianJi:";
    
39. uchar code table5[]="Check   ";
    
40. uchar code table6[]="DiSu ";
    
41. uchar code table7[]="GaoSu";
    
42. uchar ZS[2];
    
43. uchar PM[5];
    
44. void delay(uint i)  //延时
    
45. {
    
46.   uchar j,k;
    
47.   for(j=i;j>0;j--)
    
48.     for(k=125;k>0;k--);
    
49. }
    
50. uint k=0;
    
51. void write_com(uchar com)//1602???写指令
    
52. {
    
53.               lcdrs=0;
    
54.               P2=com;
    
55.               delay(5);
    
56.               lcden=1;
    
57.               delay(5);
    
58.               lcden=0;
    
59. }
    
60. void write_data(uchar date)//1602???写数据
    
61. {
    
62.               lcdrs=1;
    
63.               P2=date;
    
64.               delay(5);
    
65.               lcden=1;
    
66.               delay(5);
    
67.               lcden=0;
    
68. }
    
69. void key()   //模式选择
    
70.   {
    
71.                               if(k1==0)
    
72.                             {
    
73.                                           mode=1;
    
74.                                           k++;//按键可以加
    
75.                                           delay(200);//去斗
    
76. ;
    
77.                                           if(k>20)
    
78.         {
    
79.                 k=0;
    
80.         }
    
81.         else if(k<0)
    
82.         {
    
83.                 k=20;   //设置可加的范围
    
84.          }
    
85.                                           sprintf( ZS, "%d", k );
    
86.                             }
    
87.                             if(k2==0)
    
88.                             {
    
89.                                           mode=2;
    
90.                                           k--;
    
91.                                           delay(200);
    
92.                                           if(k>20)
    
93.         {
    
94.                 k=0;
    
95.         }
    
96.         else if(k<0)
    
97.         {
    
98.                 k=20;
    
99.          }
    
100.                                           sprintf( ZS, "%d", k );
     
101.                             }
     
102.                             if(k3==0)
     
103.                             {
     
104.                                           mode=3;
     
105.                             }
     
106.   }
     
107. void init()
     
108. {
     
109.               lcdrw=0;
     
110.               lcden=0;
     
111.               write_com(0x38);//设置16X2显示，显示5X7点阵，8位数据接口
     
112.               write_com(0x0c);//LCD开显示且不显示光标，光标不闪烁
     
113.               write_com(0x06);//写一个字符后地址指针加一，且光标加一，整屏显示不移动。
     
114.               write_com(0x01);//显示清屏
     
115.               write_com(0x80);//数据指针设置
     
116.               SCON=0x50;  //SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI  10位异步收发
     
117.               RCAP2H=(65536-156)/256; //晶振12M
     
118.               RCAP2L=(65536-156)%256; //PM2.5 2400bps
     
119.               TH2=RCAP2H;
     
120.               TL2=RCAP2L;
     
121.               PCON=0x00; //波特率不加倍
     
122.               T2CON=0x34; //TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2
     
123.               TMOD=0x12;//T0 8位自动重装              T1 16位定时器
     
124.               TH0=160;
     
125.               TL0=160;
     
126.               TH1=60536/256;
     
127.               TL1=60536%256;
     
128.               IT0=0;     //低电平触发(边沿)
     
129.               ES=1;     //允许串口中断
     
130.               ET1=1;    //定时器1中断
     
131.               TR1=1;    //与门开关
     
132.               PX0=0;    //中断优先级低
     
133.               EX0=1;    //外部中断0
     
134.               EA=1;     //开启总中断
     
135.    EX0=1;  
     
136.               EA=1;
     
137. }
     
138. void panduan()    //PWM波的设置
     
139. {
     
140.               if(Vo<10)
     
141.               {
     
142.                             gao=2;
     
143.               }
     
144.               else if(Vo<20)
     
145.               {
     
146.                             gao=3;
     
147.               }
     
148.               else if(Vo<30)
     
149.               {
     
150.                             gao=4;
     
151.               }
     
152.               else if(Vo<40)
     
153.               {
     
154.                             gao=5;
     
155.               }            
     
156.               else if(Vo<50)
     
157.               {
     
158.                             gao=6;
     
159.               }
     
160.               else if(Vo<80)
     
161.               {
     
162.                             gao=10;
     
163.               }
     
164.               else if(Vo<150)
     
165.               {
     
166.                             gao=15;
     
167.               }
     
168.               else
     
169.               {
     
170.                             gao=20;
     
171.               }
     
172. }
     
173. void moshi()
     
174. {
     
175.               if(mode==1)
     
176.               {
     
177.                             gdp=k;
     
178.               }            
     
179.               else if(mode==2)
     
180.               {
     
181.                             gdp=k;
     
182.               }
     
183.               else if(mode==3)
     
184.               {
     
185.                             gdp=gao;
     
186.               }
     
187.               else gdp=0;
     
188.   }
     
189. void senddata(uchar dat)   //PM2.5模式
     
190. {
     
191.               if (dat==170)
     
192.                             {
     
193.                             i=0;
     
194.                             cal[i]=dat;
     
195.               }
     
196.               else
     
197.               {
     
198.                                           i=i+1;
     
199.                                           cal[i]=dat;
     
200.                                           if(i==6)//把七位写进去
     
201.                             {
     
202.                                           sum=cal[1]+cal[2]+cal[3]+cal[4]; //sum=Vout(H)+Vout（L）+Vref（H）+Vref（L）
     
203.                                           if(sum==cal[5]&&cal[6]==255)  //sum与校验位相同&&最后一位是0xFF
     
204.                                           {
     
205.                                                         Vo=(int)(((float)cal[1]*256+(float)cal[2])/1024*2750);//转换成整型数据
     
206.                                                         if (Vo<10)
     
207.                                                                       lcd=1;
     
208.                                                         else if              (Vo<100)
     
209.                                                                       lcd=2;
     
210.                                                         else if (Vo<1000)
     
211.                                                                       lcd=3;
     
212.                                                         else
     
213.                                                                       lcd=4;
     
214.                                                         sprintf( PM, "%d", Vo ); //输出Vo 值
     
215. 
     
216.                                           }
     
217.                             }
     
218.               }
     
219. }
     
220. void main()   //主函数
     
221. {
     
222.               int i=0;
     
223.               init();
     
224.               for(i=0;i<6;i++)
     
225.               {
     
226.                             write_data(table[i]);
     
227.                             delay(5);
     
228.               }
     
229.               write_com(0x80+0x0a);
     
230.               for(i=0;i<6;i++)
     
231.               {
     
232.                             write_data(table2[i]);
     
233.                             delay(5);
     
234.               }
     
235.               PWM=0;
     
236.               alarm=0;
     
237.               IN0=0;
     
238.               IN1=1;
     
239.               mode=3;//JianCe??
     
240.   if(i==6)//把七位写进去
     
241.                             {
     
242.                                           sum=cal[1]+cal[2]+cal[3]+cal[4]; //sum=Vout(H)+Vout（L）+Vref（H）+Vref（L）
     
243.                                           if(sum==cal[5]&&cal[6]==255)  //sum与校验位相同&&最后一位是0xFF
     
244.                                           {
     
245.                                                         Vo=(int)(((float)cal[1]*256+(float)cal[2])/1024*2750);//转换成整型数据
     
246.                                                         if (Vo<10)
     
247.                                                                       lcd=1;
     
248.                                                         else if              (Vo<100)
     
249.                                                                       lcd=2;
     
250.                                                         else if (Vo<1000)
     
251.                                                                       lcd=3;
     
252.                                                         else
     
253.                                                                       lcd=4;
     
254.                                                         sprintf( PM, "%d", Vo ); //输出Vo 值
     
255. 
     
256.                                           case 1:   //按键控制PWM波转速加一
     
257.                                           write_com(0x80+0x40);
     
258.                                           for(i=0;i<7;i++)
     
259.                                           {
     
260.                                                         write_data(table4[i]);
     
261.                                                         delay(2);
     
262.                                           }
     
263. if(k<10)
     
264. {
     
265.   write_com(0x80+0x47);
     
266.                                           write_data(table3[1]);
     
267.                                           delay(2);
     
268.               write_com(0x80+0x48);
     
269.                           for(i=0;i<1;i++)
     
270.                           {
     
271. 
     
272.                                 write_data(ZS[i]);
     
273.                                 delay(200);
     
274.                            }
     
275.               write_com(0x80+0x49);
     
276.               for(i=0;i<5;i++)
     
277.               {
     
278.                             write_data(table6[i]);
     
279.                             delay(5);
     
280.               }
     
281. }
     
282. else
     
283. {
     
284. write_com(0x80+0x47);
     
285.                           for(i=0;i<2;i++)
     
286.                           {
     
287. 
     
288.                                 write_data(ZS[i]);
     
289.                                 delay(200);
     
290.                            }
     
291.               write_com(0x80+0x49);
     
292.               for(i=0;i<5;i++)
     
293.               {
     
294.                             write_data(table7[i]);
     
295.                             delay(5);
     
296.          }
     
297.                                           }
     
298.                            break;
     
299.                                           case 2:
     
300.                          write_com(0x80+0x40);
     
301.                                 for(i=0;i<7;i++)
     
302.                                 {
     
303.                                                 write_data(table4[i]);
     
304.                                                  delay(2);
     
305.                                  }
     
306.                                                          
     
307. if(k<10){
     
308.      write_com(0x80+0x47);
     
309.                                           write_data(table3[1]);
     
310.                                           delay(2);
     
311.               write_com(0x80+0x48);
     
312.                           for(i=0;i<1;i++)
     
313.                           {
     
314. 
     
315.                                 write_data(ZS[i]);
     
316.                                 delay(200);
     
317.                            }
     
318.               write_com(0x80+0x49);
     
319.               for(i=0;i<5;i++)
     
320.               {
     
321.                             write_data(table6[i]);
     
322.                             delay(5);
     
323.               }
     
324. }
     
325. else
     
326. {
     
327. write_com(0x80+0x47);
     
328.                           for(i=0;i<2;i++)
     
329.                           {
     
330. 
     
331.                                 write_data(ZS[i]);
     
332.                                 delay(200);
     
333.                            }
     
334.               write_com(0x80+0x49);
     
335.               for(i=0;i<5;i++)
     
336.               {
     
337.                             write_data(table7[i]);
     
338.                             delay(5);
     
339.          }
     
340.                                           }
     
341.                                                           break;
     
342.                                           case 3:
     
343.                                          
     
344.                                                              write_com(0x80+0x40);
     
345.                                                                 for(i=0;i<5;i++)
     
346.                                                                {
     
347.                                                                              write_data(table1[i]);
     
348.                                                                             delay(2);
     
349.                                                                }
     
350.                         write_com(0x80+0x45);
     
351.                           for(i=0;i<8;i++)
     
352.                           {
     
353. 
     
354.                            write_data(table5[i]);
     
355.                            delay(2);
     
356.                            }
     
357.                            break;
     
358.                             }
     
359.                             key();
     
360.     }
     
361. }
     
362. 
     
363. void pwm() interrupt 3//pwm波中断服务
     
364. {            
     
365.               TH1=60536/256;
     
366.               TL1=60536%256;
     
367.               if (t==20)
     
368.               {
     
369.                             t=0;
     
370.               }
     
371.               if (t<gdp)
     
372.               {
     
373.                             PWM=1;                           
     
374.               }
     
375.               else
     
376.                             PWM=0;
     
377.               t++;
     
378. }
     
379. void serial() interrupt 4//串行中断服务
     
380. {
     
381.               ES=0;
     
382.               RI=0;
     
383.               buf=SBUF;
     
384.               senddata(buf);
     
385. ES=1;
     
386. }

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