基于單片機(jī)的瓦斯氣體PM2.5溫度風(fēng)速檢測報警系統(tǒng)

一、系統(tǒng)方案

本設(shè)計采用STC89C52作為主控制器，瓦斯傳感器、PM2.5傳感器采集數(shù)據(jù)值送到ADC0832轉(zhuǎn)換，送到單片機(jī)處理，液晶1602顯示對應(yīng)測量值，溫度DS18B20采集溫度值，送到液晶顯示，風(fēng)速傳感器采集風(fēng)速，送到ADC0832轉(zhuǎn)換，送到單片機(jī)處理對應(yīng)測量值，按鍵設(shè)置報警閥值，測量值超過設(shè)設(shè)定閥值，蜂鳴器報警。

二、硬件設(shè)計
原理圖如下：

三、單片機(jī)軟件設(shè)計
1、首先是系統(tǒng)初始化：

Lcd1602_Init(); //LCD1602初始化
Delay_function(50); //延時50ms
lcd1602_clean(); //清屏
Delay_function(50); //延時50ms
Ds18b20_Init(); //DS18B20初始化
Delay_function(50); //延時50ms
2、液晶顯示程序
/**********************************
包含頭文件
**********************************/
#include "lcd1602.h"

/**********************************
函數(shù)定義
**********************************/
/****
*******1602檢測忙函數(shù)
*****/
void lcd1602_check_busy()
{
P0=0xff;
do
{
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=1;
LCD1602_E=0;
LCD1602_E=1;
} while(LCD1602_BUSY==1);
LCD1602_E=0;
}

/****
*******1602寫數(shù)據(jù)忙函數(shù)
*****/
void lcd1602_write_date(uchar date)
{
lcd1602_check_busy();
LCD1602_E=0;
LCD1602_PORT=date;
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}

/****
*******1602寫命令函數(shù)
*****/
void lcd1602_write_com(uchar com)
{
lcd1602_check_busy();
LCD1602_E=0;
LCD1602_PORT=com;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}

/****
*******LCD1602初始化函數(shù)
*****/
void Lcd1602_Init()
{
lcd1602_write_com(0x38);
lcd1602_write_com(0x0c);
lcd1602_write_com(0x06);
lcd1602_write_com(0x01);
}

/****
*******LCD1602顯示字符串函數(shù)
*******參量定義： hang：輸入顯示行數(shù) 1 第一行 2 第二行
******* add：偏移量，0-15
******* dat：所要顯示的字符串，輸入格式 " "
*****/
void lcd1602_display_str(uchar hang, uchar add, uchar *dat)
{
if(hang==1)
lcd1602_write_com(0x80+add); //第一行
else
lcd1602_write_com(0x80+0x40+add); //第二行

while(*dat != '?')
{
lcd1602_write_date(*dat++);
}
}

/****
*******LCD1602清屏函數(shù)
*****/
void lcd1602_clean()
{
lcd1602_display_str(1,0," ");
lcd1602_display_str(2,0," ");
}

/****
*******LCD1602顯示數(shù)字函數(shù)(最大4位)
*******參量定義： hang：輸入顯示行數(shù) 1 第一行 2 第二行
******* add：偏移量，0-15
******* num：所要顯示的數(shù)據(jù)，最大4位
*****/
void lcd1602_display_num(uchar hang, uchar add, uint num)
{
if(hang==1)
lcd1602_write_com(0x80+add); //第一行
else
lcd1602_write_com(0x80+0x40+add); //第二行

if(num > 999)
lcd1602_write_date(num/1000%10+48); //千
if(num > 99)
lcd1602_write_date(num/100%10+48); //百
if(num > 9)
lcd1602_write_date(num/10%10+48); //十
lcd1602_write_date(num/1%10+48); //個
lcd1602_write_date(' ');
lcd1602_write_date(' ');
lcd1602_write_date(' ');
}

/****
*******LCD1602顯示溫度函數(shù)(顯示格式：**.*℃)
*******參量定義： hang：輸入顯示行數(shù) 1 第一行 2 第二行
******* add：偏移量，0-15
******* temp：所要顯示的溫度
*****/
void lcd1602_display_temp(uchar hang, uchar add,uint temp)
{
if(hang==1)
lcd1602_write_com(0x80+add); //第一行
else
lcd1602_write_com(0x80+0x40+add); //第二行

lcd1602_write_date(temp/100%10+48);
lcd1602_write_date(temp/10%10+48);
lcd1602_write_date('.');
lcd1602_write_date(temp/1%10+48);
lcd1602_write_date(0xdf); //顯示溫度的小圓圈符號，0xdf是液晶屏字符庫的該符號地址碼
lcd1602_write_date(0x43); //顯示"C"符號，0x43是液晶屏字符庫里大寫C的地址碼
}

/****
*******LCD1602顯示風(fēng)速(顯示格式：**.*m/s)
*******參量定義： hang：輸入顯示行數(shù) 1 第一行 2 第二行
******* add：偏移量，0-15
******* wind：所要顯示的風(fēng)速
*****/
void lcd1602_display_wind(uchar hang, uchar add,uint wind)
{
if(hang==1)
lcd1602_write_com(0x80+add); //第一行
else
lcd1602_write_com(0x80+0x40+add); //第二行

lcd1602_write_date(wind/100%10+48);
lcd1602_write_date(wind/10%10+48);
lcd1602_write_date('.');
lcd1602_write_date(wind/1%10+48);
lcd1602_write_date('m');
lcd1602_write_date('/');
lcd1602_write_date('s');
}

/****
*******LCD1602顯示氣體濃度(顯示格式：000ppm)
*******參量定義： hang：輸入顯示行數(shù) 1 第一行 2 第二行
******* add：偏移量，0-15
******* gas_value：所要顯示的氣體濃度
*****/
void lcd1602_display_gas(uchar hang, uchar add,uint gas_value)
{
if(hang==1)
lcd1602_write_com(0x80+add); //第一行
else
lcd1602_write_com(0x80+0x40+add); //第二行

if(gas_value > 999)
lcd1602_write_date(gas_value/1000%10+48);
if(gas_value > 99)
lcd1602_write_date(gas_value/100%10+48);
if(gas_value > 9)
lcd1602_write_date(gas_value/10%10+48);
lcd1602_write_date(gas_value/1%10+48);
lcd1602_write_date('p');
lcd1602_write_date('p');
lcd1602_write_date('m');
lcd1602_write_date(' ');
lcd1602_write_date(' ');
lcd1602_write_date(' ');
}

/****
*******LCD1602顯示PM2.5(顯示格式：000ug/m3)
*******參量定義： hang：輸入顯示行數(shù) 1 第一行 2 第二行
******* add：偏移量，0-15
******* pm25_value：所要顯示的PM2.5
*****/
void lcd1602_display_pm25(uchar hang, uchar add,uint pm25_value)
{
if(hang==1)
lcd1602_write_com(0x80+add); //第一行
else
lcd1602_write_com(0x80+0x40+add); //第二行

if(pm25_value > 999)
lcd1602_write_date(pm25_value/1000%10+48);
if(pm25_value > 99)
lcd1602_write_date(pm25_value/100%10+48);
if(pm25_value >= 9)
lcd1602_write_date(pm25_value/10%10+48);
lcd1602_write_date(pm25_value/1%10+48);
lcd1602_write_date('u');
lcd1602_write_date('g');
lcd1602_write_date('/');
lcd1602_write_date('m');
lcd1602_write_date('3');
lcd1602_write_date(' ');
}

3、按鍵檢測程序
/****
*******按鍵函數(shù)
*****/
void Key_function(void)
{
key_num = Chiclet_Keyboard_Scan(0); //按鍵掃描
if(key_num != 0) //有按鍵按下
{
switch(key_num)
{
case 1: //按鍵1，切換界面
flag_display++;
if(flag_display >= 6)
flag_display = 0;

lcd1602_clean();
break;

case 2: //按鍵2，不同界面有不同功能
switch(flag_display)
{
case 0: //界面0，切換測量界面
flag_meas_display++;
if(flag_meas_display >= 2)
flag_meas_display = 0;

lcd1602_clean();
break;

case 1: //界面1，溫度最大值+1
if(temp_max < 99)
temp_max++;
break;

case 2: //界面2，溫度最小值+1
if(temp_min < temp_max-1)
temp_min++;
break;

case 3: //界面3，風(fēng)速最大值+1
if(wind_max < 99)
wind_max++;
break;

case 4: //界面4，瓦斯最大值+1
if(gas_max < 500)
gas_max++;
break;

case 5: //界面5，PM2.5最大值+1
if(pm25_max < 500)
pm25_max++;
break;

default:
break;
}
break;

case 3: //按鍵3，不同界面有不同功能
switch(flag_display)
{
case 1: //界面1，溫度最大值-1
if(temp_max > temp_min+1)
temp_max--;
break;

case 2: //界面2，溫度最小值-1
if(temp_min > 0)
temp_min--;
break;

case 3: //界面3，風(fēng)速最大值-1
if(wind_max > 0)
wind_max--;
break;

case 4: //界面4，瓦斯最大值-1
if(gas_max > 0)
gas_max--;
break;

case 5: //界面5，PM2.5最大值-1
if(pm25_max > 0)
pm25_max--;
break;

default:
break;
}
break;

default:
break;
}
}
}
4、核心算法程序
void Manage_function(void)
{
if(flag_display == 0) //界面0，即測量界面
{
if(temp_value > temp_max*10 || temp_value < temp_min*10 || wind_value > wind_max*10 || gas_value > gas_max || pm25_value > pm25_max) //測量值不在設(shè)置的閾值之內(nèi)，進(jìn)行聲光報警
{
if(time_num % 10 == 0)
{
LED = ~LED;
BEEP = ~BEEP;
}
}
else //測量值在設(shè)置的閾值之內(nèi)，不進(jìn)行聲光報警
{
LED = 1;
BEEP = 1;
}
}
else //其他界面，即設(shè)置界面
{
LED = 1;
BEEP = 1;
}
}

四、proteus仿真設(shè)計
Proteus軟件是一款應(yīng)用比較廣泛的工具，它可以在沒有硬件平臺的基礎(chǔ)上通過自身的軟件仿真出硬件平臺的運(yùn)行情況，這樣就可以通過軟件仿真來驗證我們設(shè)計的方案有沒有問題，如果有問題，可以重新選擇器件，連接器件，直到達(dá)到我們設(shè)定的目的，避免我們搭建實物的時候，如果當(dāng)初選擇的方案有問題，我們器件都已經(jīng)焊接好了，再去卸載下去，再去焊接新的方案的器件，測試，這樣會浪費人力和物力，也給開發(fā)者帶來一定困惑，Proteus仿真軟件就很好的解決這個問題，我們在設(shè)計之初，就使用該軟件進(jìn)行模擬仿真，測試，選擇滿足我們設(shè)計的最優(yōu)方案。最后根據(jù)測試沒問題的仿真圖紙，焊接實物，調(diào)試，最終完成本設(shè)計的作品。