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。