基于STM32的PM2.5监控系统的设计与实现.docx

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1、摘要如今的世界是一个现代化信息世界，随着计算机科学和信息技术的普及和飞速发展，我们可以人为的利用信息科技的手段去针对环境进行高质量的环境检测，这被认为是一个快速准确地反映当前的环境质量状况的方法是最直接，有效的方法。追求室内环境之美是当代的人们对住房的普遍需求。为了满足人们追求完美的室内环境之美，人们通过制造和使用大量的天然合成化学材料来建造和装饰自己的房屋，这样的设计可以说明我们可以极大地促进环境改善和充分保留了房屋的美观性，但是也会给我们引起一个很重要的问题，就是室内会充分保留了有害的气体，这样会给人增加危险。由于室内外环境的变化和异常的气候，灰尘在大气层变得越来越容易受到严重的污染，经常

2、的还会引起呼吸系统的疾病，例如急性鼻炎。由此可知，我们身处的室内大气环境中的有害气体PM2.5浓度将一定会持续地得到自然界和人类的高度注视，因为它与我们的呼吸系统健康状况息息相关。我们的本次实验室设计最基本的需要为我们准备的是PM2.5zph01检测温湿度的传感器，STM32flO3c8t6单片机和1602液晶触摸屏显示器这三个是本次设计需要的元器件。关键字：PM2.5浓度STM32单片机液晶显示器室内环境AbstractTheworldtodayisamodeminformationworld.WecanuseexistingtechnologytodesignsomeequiPMentth

3、atcandetectthesurroundingenvironment.whichisthemostdirectandeffectivemethodtoreflectthecurrentenvironmentalsituationquicKlyandaccurately.Thebeautyofindoorenvironmentisthedemandofcontemporarypeopleshousing.Inordertopursuethebeautyofindoorenvironment,peopledecoratehousesbyusingalargenumberofsyntheticc

4、hemicalmaterials,whichcangreatlyimproveandretainthebeautyofthehouse,butitwillcausetheproblemthattheindoorwillretainharmfulgases,whichwillincreasetherisK.Asaresultofenvironmentalchangesandabnormalclimate,thedustlayerbecomesincreasinglypolluted,oftencausingrespiratorysystemdiseases,suchasrhinitis.From

5、thiswecanseethattheconcentrationofPM2.5inouratmosphericenvironmentwillcontinuetobewatchedbyhumansbecauseitiscloselyrelatedtoourhealth.OurdesignmostneedstopreparePM2.5ZPH01detectionsensor,STM32F103C8T6singlechipmicrocomputerand1602LCDthesethreedesigndevices.Keywords:PM2.5concentrationSTM32microcontro

6、llerLCDMonitorIndoorenvironment一、设计的背景目的及意义11.1 本次设计的背景11.2 设计的意义21.3 设计的目的2二、硬件系统的设计42.1 整体设计的方向42.2 有关单片机的模块52.2.1 STM32F103单片机系统模块的作用72.2.2 供电部分82.2.3 时钟电路82.2.4 中断控制器82.2.5 复位电路82.2.6 晶振92.2.7 实验设计的功率模式92.3 LCDl602液晶模块102.4 按键电路的模块122.5 报警电路的模块132.6 ZPHOl灰尘传感器的模块14三、软件系统的设计163.1 开发环境简介163.2 整体软件

7、功能的主程序163.3 软件按键模块的设计流程16四、系统的调试、测试19参考文献22致谢23附录24一、设计的背景目的及意义1.1 本次设计的背景自1970年代中共中央开始深入开展全国环境保护工作以来，环境保护制度管理体系由下而上，从不严格到逐步严格，受中央命令严格控制该管理系统主要基于最初已经形成的环境保护法律，行政和环境保护金融工具的综合制定和使用以及环境保护法律制度，环境保护管理制度，生态保护经济制度等的制度管理体系。现代的世界人类对于环境的认识和需求渐渐得到提高，他们时时刻刻都在关注着周围的事物和环境，无论是在工作、家中还是在路上逛街。又随着现代科学电子信息监测技术的进步和飞速发展，

8、对于能够进行监测周围环境的监测设备仍然处于快速发展的阶段和趋势中。而中国，一个属于社会主义的国家，在这个推动着全世界的经济快速进步和发展的电子信息时代，我国仍然作为一个社会主义的国家，显示它在现代科学电子信息监测技术的重要作用和位置。所以近年来人们对于环境的监测设备需求也在持续增加。现代世界明确将环境划分三个资源域，生态与环境之间的关系，将资源域环境的所有权，其中包括使用权和监督权，如果我们把它定义成一个单独的序列，又把环境保护和建筑保护定义成一个森林结构也是一个独立的序列。当环境和环境监管又作为一个独立的序列，并实行所有污染监管，我相信我们周围的环境将会变成很美好、很友好。灰尘也是直接影响我

9、们室内空气质量的罪魁祸首之一。可吸入空气中的颗粒物体是关于灰尘的一种科学正确叫法，它其实是一个颗粒直径大约为IOUm的颗粒物体，对于我们人类的眼睛，呼吸道和我们的口鼻腔非常有害。因为它的粉尘可以直接黏着在他人的眼睛和呼吸道上，如果这个物体粉尘的浓度太过于高，可能会直接致使我们的呼吸管道堵塞，严重的话，可能会直接导致死亡或者窒息。可想而知，周围环境的美好对于它是多么重要。另外我们可知，煤矿在这种没有通风的恶劣天气条件下，煤尘的浓度通常可高达100Omg/m3。由于煤矿的粉尘在地下开采加工作业和煤炭的生产中会直接产生大量的粉尘，工人在这种恶劣环境下生活和工作时，会直接导致大量的灰尘从空气中被吸入；

10、如果煤矿里的地下灰尘在密封不透气的从空气中大量的进入人体呼吸系统，肺泡中则将可能会被大量的地下灰尘在空气中沉积，这种情况可能会直接导致煤矿工人因长时间患有粉尘肺病或者罹患癌症等呼吸系统疾病，严重威胁他们的健康。因此，对于煤矿地下粉尘工人进行实时的检测和应急的处理，及时的了解地下煤矿工人的日常工作生活环境和安全情况是非常必要的，这样我们可以时刻监测和捕捉工作环境中地下粉尘集中和变化的情况。为安全起见，对地下煤尘工人采取的应急处理措施就是去尽量减少并大幅降低其PM2.5的地下煤尘浓度。而且城市建筑中的建筑灰尘对环境中PM2.5的浓度影响更大。如果我们可以设计出一套施工现场监控系统，工人就可以高效而

11、有力地监督施工现场的噪声和气体污染问题，检查站点，内置组合物联网，无线通讯技术，无线传感器，设计一套节能环保，性能稳定施工现场简单易操作，可以实现数据共享环境监测系统具有实用价值。细菌传播载体其中的一类细菌载体是空气中的灰尘和烟雾，他们如果一旦发现灰尘弥漫在室内空气中，就可能会很容易向人体传播各种细菌和疾病。当室内空气质量中的粉尘PM2.5浓度已经超出了人体正常可能够接受的粉尘浓度，极大的影响可能就会导致人的身体出现诸如咳嗽、鼻塞、胸闷等其他一系列疾病之类的症状。空气中的灰尘将对我们的人类健康和其生产造成巨大的破坏。因此人们一直都在致力于找到一种改善我们的室内空气质量的有效方法，像我们种植万年

12、青、绿萝等绿色植物一样来有效降低PM2.5的粉尘浓度。但是这个前提之一就是我们必须得及时的监测出室内空气中得粉尘的浓度。所以，时刻的想要监测利观察到室内空气质量的变化得设备的维护是及其重要的。因此，监测室内空气质量的便携式设备的设计是及其重要的。这样不仅人们才能够舒适健康地生活在这个美好的时代中，而且能时刻的监测到空气质量的变化，使得人们会更加关注和保护环境。1.2 设计的意义空气质量与健康息息相关。近年来，室外空气质量的大幅下降使得人们更加清醒地意识到室内对空气质量的实时监测的意义和重要性。目前，市场上大多数室内空气质量的监测系统产品都采用的是单个或多个参数的指标，如空气温度，湿度，甲醛等；

13、另外，有关于如何整合一个或两个多参数指标的空气质量报告，但是它们存在一些实用性不高且参数测量结果不准等的缺陷。本文将有关于设计一个基于STM32的PM2.5监控单片机系统的软硬件设计与其实现，通过监控系统集成多种粉尘传感器，通过串口无线通信采集技术，直接向主机采集需要的粉尘外围传感器的数据，减少了外围传感器采集的电路，实现了对监控主机需要采集的粉尘传感器数据的实时处理和判断。对于不同类型的监控单片机只是需要改变其相应的地址。而且该软硬件监测系统的的优点很多，能同时直接实现多个类型的空气质量监测指标的实时采集和监测。1.3 设计的目的空气和废气的检测报警系统，气体的报警系统，灰尘和颗粒的检测报警

14、系统等环境监测报警系统都已经是环境检测报警系统的主要应用类型。这款监控系统设计主要指的是由三个组成部分监控系统组成，主要要运用到的技术是嵌入式技术、传感器采集技术，设计出了一款通过设计环境数据节点，实现数据采集节点、监控终端和监控服务器的环境系统。其中监测终端有关环境数据的获取以及采集节点与设计监控数据终端之间的有关数据采集和传输的部分都是通过先进的无线网络和通信技术实现的，并且通过4g的网络甚至可说是现阶段已经被自主开发了出来的5g网络技术在设计环境监控的终端与设计环境数据节点进行监控的服务器之间己经建立了无线数据的连接。该数据监控服务器系统可以很方便的实现对整个施工现场的环境图像和参数的获

15、取能够进行实时采集和远程报警，具备的稳定的性能，可以很方便的进行远程监控和数据的传输。该监控系统的设计比较合理，设备简单，实用性强。二、硬件系统的设计2.1整体设计的方向基于单片机STM32的PM2.5监控系统主要由五个基本的部分设计组成，它们五个组成部分为：基于单片机的控制部分的电路，警报部分的电路，按钮信号处理的部分，液晶显示屏部分和基于PM2.5检测信号处理部分的电路。此监控系统主要的目的是用于测试便携式的空气净化器中的PM2.5的灰尘颗粒浓度，是一个便携式的单片机大气环境颗粒浓度数据采集处理系统至其规划的检测区域内所采集的大气环境颗粒浓度数据的设计。此系统的设计也可以简称为PM2.5检

16、测，是一个以基于单片机的STM32为设计基础的微控制器对单片机内灰尘颗粒的浓度进行检测。其中在这个系统的设计中特别添加了大气数据溢出颗粒浓度警报的功能，是为了使用户能够在单片机ICd上实时显示已经微控制器检测分析出来的PM2.5的灰尘颗粒数据。此系统设计中关于硬件的部分比较简单，容易于理解。整个系统的硬件框架结构框图如图所示。如图片中所显示，工作频率一般为72赫兹，该单片机系统的整个单片机工作频率一般为72赫兹，工作处理流程由一个arm微处理器系统进行控制，它可以说是最重要也是最具有核心的单片机工作处理部件。其单片机工作处理流程分为两个步骤：当一个STM32flO3c8单片机处理器开始发出信号

17、，采样处理模块开始进行采集数据，由所进行采集得到的处理器对数据进行了整合和处理后，再通过一块液晶的显示屏对数据进行了显示，当处理器采样的数据已经超出一台机开始所进行测试的标准值后，蜂鸣报警器系统会自动发出报警的信号。电源液晶显示粉尘检测传感器单片机报警电路接触电源2.2有关单片机的模块单片机广泛应用在家用电器、智能仪器仪表、工业设备自动化、自动控制、通信、国防工程技术尖端、汽车电子设备等相关技术领域1。一般学习工科的专业的学生很多都会接触到单片机原理及应用这门课程，不出意外，作为一名电子信息工程的大学生，它是我们必须学习的必修课程，通过对单片机的原理及设计与应用的基础理论学习，使得学生进一步掌

18、握单片机程序系统设计的基本方法和应用技巧，培养了学生对于单片机简单原理和应用系统的综合理解和设计的能力。因此认真做好单片机原理及应用这一门课程的基础理论教学，对于培养和提高学生对解决实际应用技术问题的逻辑分析能力和自主创新能力具有重要的现实意义，它的应用能进一步使得学生对单片机思维的条理和逻辑更加严谨，更好地具备了后续选修课的基础理论学习和实际从事能力为自动化应用系统及电气控制相关技术领域的实际学习和工作打下坚实的理论基础。单片机的单片机的译码分析原理其实也就是当该指令在单片机正常工作时，实质上就是单片机执行复合式指令的一个过程，而单片机执行译码分析指令的过程可以大致分为三个主要的部分：单片机

19、取指令，译码分析计数器指令和单片机执行寄存器指令。单片机的取指令就是根据单片机的程序执行计数器指令PC（也意即单片机控制programcounter）其中的一个值从单片机程序的存储器接口中读出当前程序要求单片机执行的译码分析指令并将其发送到指令寄存器。译码分析指令，顾名思义就是把单片机的程序执行计数器指令操作码进行编译成单片机执行的译码。执行指令就是取出操作码后再取Zd出操作数，按照操作码性质对操作数进行一种操作2。单片机在同一时间对不同指令进行不同操作，实现并行处理，这就是他的工作原理。如果把智能单片机具体的作用比喻为某一个小的东西，例如把它具体化为一个我们常用的家庭电脑。它内部像家庭电脑一

20、样是把CPU作为单片机最核心的部分，相当于人类的大脑和心脏。我们家庭常见的冰箱，洗衣机，空调里面都有单片机。它像人的大脑起着决策、运算、控制的作用。它的主要用途有：智能手机的一个内核，用来自动收接手机短信，管理手机用户的视频图片、文本等，还比如可以用手机上网等，负责与电信运营商的虚拟主机用户交换信息。智能单片机是煤气表的工作核心，可以说是采用美国的一家德州仪器公司生产的智能单片机，功耗极低，耗电在几微安，可以广泛应用在石油化工煤气等各种防爆技术等级高的防爆场合。美国的微星电子公司自主生产的PiC系列单片机功耗也低，是16位的，采用的都是精简指令，使用方便3。这样可以作为车床流量传感器等计量控制

21、控制设备的零部件和核心计量运算系统的元器件。应用在国内的数控车床单片机做为流量计量控制车床的核心设备使用，可以很方便地接受各种图形控制指令，自动控制和完成对车床工件的自动加工控制工作。总之，单片机的一些特点用途很多，我们看见的只是单片机冰山的一角。从上面我们可以更进一步概括的讲：一块芯片成就一部计算机。它的价格便宜实惠、体积较小不占用空间、质量较轻便于携带，可以为学习、应用和开发提供了便利条件。此设计用到的是STM32F103C8单片机，STM32F103C8单片机具备以下特点：(1)由ST厂商设计开发的STM32单片机拥有ArmCorteX-m内核，同时它还拥有一流的处理器和外设：IUS双1

22、2uadc,双14兆位/秒的Uart,18兆位/秒的UaSPi等。，无论是在功耗还是系统集成方面也都有很好的技术性能，当然，低功耗的msp430系列单片机还不到一些，但这可能不会直接影响单片机工程师对它的普及和重视程度，因为它的硬件和软件结构简单，操作工具简单易用，加上它在单片机行业中强大的处理功能。(2)STM32F103C8单片上电机专用微控制器：这是一款被大众所熟知的智能嵌入式高速低性能数控单片上电机专用微控制器，也是一款广泛适用于各种集成电路的智能嵌入式一片机微控制器，工作频率宽度范围主要为72InhZ,总线的数据宽度为32位，输入/控制输出电路数据的总线宽度为37,程序文件存储器的宽

23、度类型主要指的是64KfIaSh,程序文件存储器数据容量的宽度类型主要是64KB(64KX8),其中的coram程序存储器数据容量的宽度类型主要为20KX8,它的输出电压-进入输出数据电源的宽度范围主要在2v左右到3.6v之间。(3)STM32F103C8单片机专为满足用户要求可以实现各种价格便宜实惠、体积较小不占用空间、质量较轻便于携带的智能嵌入式应用管理程序而重新设计。单片机的应用程序数据存储器的工作容量一般范围是64Kb,需要的工作电压2v3.6v,工作电压环境下的温度控制范围一般为-40C85C.(4)STM32F103C8单片机的内置高速存储器(最大128KB闪存和20KBSRAM)

24、,所有型号都可以有2个12位ADC、3个标准通用16位定时器和1个PWM定时器，以及标准和扩展通信接口，但其接口范围最多可达2个12C接口和SPISART接口以及3个新的USART接口。一个USBNRT接口和一个CAN接口4。其更是具备着丰富的的I/O端口和一个连接可以达到两条APB总线的外围设备。(5)STM32F103单片机大部分系列下的微控制器产品大部分都需要具备节能省电的模式才足以保证低功耗广泛应用的性能要求。主要满足供电电压的条件是不需要低于2.OV但最好不需要超过3.6v;STM32F103单片机的大部分系列的微控制器产品都提供了一种不止是只有从36脚开始的还有100脚的6种不同器

25、件封装的形式；无论是在工业上，医疗上更或者在信息科技领域的研究上都有可能根据这些不同的产品在封装的形式还有各种器件封装中的外设和配置不尽相同。(6)STM32F103单片机的应用工业编程控制器件技术可以应用在扫描仪等等还有应用电机器件驱动和开关应用的可编程软件控制以及医疗和手持式应用电子设备的ppc以及游戏外设和软件gps应用平台等。2.2.1STM32F103单片机系统模块的作用单片机的电路图如下图所示：主要显示的是STM32F103单片机的最小模块，该设计的大致方向可以从这个从这个模块看RCiiPB0/AN8/13PBIAM,T3PBlVIIC2 SCL/IX3PBII/1IC2PHll

26、E1 ._PC14OSC32 INPC15/0SC32PAOWKuP/ANO/I2PAIANIT2 IllPA2AN2X212.C3PA3/AN3/RX2/12PA4SPNSSPAS SPlISCKPA6SP11 MIS0/T3,CIPA7SP!1MOSI3.C2SIM/RX3PB12SP12,NSIMLBKIXPR1 APB13/SF12PB14/SP12PB15/SPL2 PA8/TIMICH! GNTlM1S0VT1MIMOSlTIMlSckztimiciiinVBATPC13EMPER5iPB9/TIM4_CH4PB&/TIM4 CH3 WlWffi CHI PB5 PBA1NTRST

27、PBS/JTDO PA1SITDI PA14JTCKSWCIK PA13JTMSSWDIOPA CANTX/USBDP pah,CanrxlisbdmPAIVRXITIM1 C3 Paotxitimi ch?GNDkTM32F103C8T6尿小系统模项GNE2.2.2供电部分我们首先来看供电范围要求的部分，单片机接入供电时有一定范围的，常用+3.3V和+5V的电源给单片机供电。以3.3VSTM32flO3单片机处理器为一个例子，如图，从这个图片上可以来看，我们其实可以比较清楚的从单片机了解到这颗单片机接入供电的范围应该是3.3V-5V,此单片机处理器接入的输出电源为3.3V,目的主要是为了保证

28、输入电容能够起到一个稳压滤波的频率和作用。但是如果单片机输入的电压范围不在这个电压范围呢，比如说输入电压是+12V,那这个的时候就不能直接的给这颗单片机处理器供电了，它可以接入一个+3.3-3.Ov的稳压电路，但是无论如何这个单片机的输出电压为3.3Vo这样我们就完全可以让单片机稳定为这颗单片机处理器提供一个3.3v的输入电源了。另外，我们在做实验时要一定程度上需要特别注意和避免把电源的正负极接反。如果我们需要准确地知道一种类型的芯片插座使用的是电源和电压，通常我们可以查官方给出的芯片手册。2.2.3时钟电路晶振的组成和功能是为系统提供最基本的电容和时钟控制信号，从而使系统的功耗最小化。电容的

29、组成和作用主要是为了保证晶振电路输出的信号震荡和频率更加稳定。该设计的时钟电路的最高的晶体振动频率应该是72赫兹，正常工作，使高达72,000,000振荡每秒！实际上，时钟电路的最高晶振频率并非必须是72赫兹，也许我们可以认为是其他的。可以知道任何的时钟每产生一次时钟信号振荡的频率和时间，叫做一个时钟振荡周期。但是和我们的现代STM32F103单片式计算机比起来，实在可以说是小巫见大巫。STM32F103单片机至少可以在一个很短的机器生命周期里至少进行单个加法的运算。我相信大家一定都会为自己竟然能够有人用上这么高科技的东西而窃喜。，为现世界竟然能够有人用上这么高科技的东西而自豪。2.2.4中断

30、控制器根据我们提供的详细资料以及图片信息显示这是STM32F103单片机的主要产品中断处理器系统内置了一个完全嵌套的高级向量式远程中断优先级管理控制器，它使其能大量地精确处理所有多达43个同时可完全不被屏蔽的向量中断优先级控制通道（不仅仅是它包括16个用于CortexTM-M3的中继诊断线）和16个新的中断优先级。2.2.5复位电路复位电路往深一点说就是复位自动重启关机电路，顾名思义，就是通过复位重启电路关机重启的一个基本意思，STM32F103单片机在低电平复位时，单片机关机，自动启动高电平关机复位引脚，当一个高电平复位单片机自动运行恢复后回到正常运行工作的关机状态，其中的低电平关机复位引脚

31、也就是说它处于一个高电平的关机状态。复位兼容电路，主要的工作原理就是由复位电阻和旁路复位控制电容两个小部分共同组成，一般来说连接一个电阻电容到它的st引脚的那一小部分就是复位兼容电路，也就是用于单片机的电阻复位兼容电路，。这种自动复位控制电路的主要功能作用，就是在刚电机开始运行通电的这个时候就会给一个位于单片发电机的微控制器信号发出一个特定的复位信号，告诉我们这个单片发电机现在已经完全可以正常的运行开始通电执行这些工作了。于是我们这台单片机就从初始处于工作终止状态的整个程序运行开始，不厌其烦的对整个程序执行特定的操作程序，直到我们单片机出现断电，或者是程序出现特殊的故障情况时才导致我们单片控主

32、机整个程序的工作终止。一般的正常情况下，单片机正常的执行工作时间都是不会的应该也会出现一个单片机在一个程序执行工作结束后自动终止的这种异常情况的。系统后备域复位、电源复位和系统后备域电路的复位主要是STM32flO3单片机考虑了复位外部电路的三种基本情况，采用了电源后备域复位的工作方式，当电源rst引脚被电源拉低产生外部电路复位时，产生了复位电路的脉冲，从而有效地使得系统后备域复位。按照复位电路设计的要求文件中给出的参考值来计算即可，如果对这种模拟复位电路工作原理有一定的了解，也许用户可以自己计算和确定它的值。但一般我们做单片机实验时，我们会发现单片机不需要连接晶振两个复位的电路，如果我们将晶

33、振上的两个复位电容完全省去，实验设计一般也能正常工作。但是为了我们自身和整个实验的工作安全性，我们最好在有设备和条件的情况下还是首先应该把这些都完全连接上。我们都相信一个做实验的人对于学习的积极性和态度越严谨，实验的工作成功率将一定会越高，从而也能够促使我们把实验的工作做得更加全面。2.2.6晶振单片机晶振的功能和作用主要是它可以为单片机系统提供基本频率和时钟信号。一般单片机系统共用一个晶体振荡器，便于保持晶体振荡器各部分之间的基本同步。一些基频射频通信单片机系统在基频和射频系统中采用不同的晶体振荡器，利用电子信号调节晶体振荡器频率的时钟信号方法可以保持时间同步6。晶振在单频谐振工作状态下的条

34、件下，利用相互作用转化的惰性晶体进行晶体振动，以提供稳定性。精确的单频谐波振荡。单片机的晶振干扰问题这也是一种常见的单频谐波振荡干扰现象晶振通常与两个锁相环时钟控制电路直接串联配合在一起进行使用，以同时实现提供整个电子系统所有必需的两个锁相环控制时钟的低信号和高频率。如果不同的晶振子系统同时需要不同频率时钟晶振信号控制频率的多个锁相环晶振时钟控制信号，可以用与同一个晶振信号控制电路芯片相连的不同时钟频率下的锁相环晶振控制电路芯片来对其进行时钟信号频率提供。2. 2.7实验设计的功率模式在整个实验中我们发现STM32F103xCSTM32F1O3xD和增型STM32F103xE这三个低功耗的单片

35、机工作模式，它们分别属于增量产品支持下的与单片机相关的三种低功耗工作模式。它们可以在增量产品的三个基本需求之间实现最佳平衡：低功耗、短启动时间和各种唤醒事件。设计的主要特点之一是使用睡眠状态唤醒控制模式：如果发现当一个虚拟实验在其中使用在睡眠状态唤醒控制模式下，只有当整个CPU自动停止正常工作时，所有外围设备才能处于正常的中断工作睡眠状态，任何中断工作事件都可以随时间停止，实验管理系统此时才能自动停止唤醒整个CPU。设计的产品停机唤醒模式：当一个微控制实验设计的产品是可以完全保持系统的SRAM和HSD寄存器里面的所有内容不会自动丢失的，这个产品和相关的设计在系统处于停机模式的这种情况下，就是可

36、以完全达到最低的系统电能利用率和消耗。当微控制系统的调压器处于自动停机的模式时，必需要自动停止所有微控制器件里面1.8V部分的微控制器供电，PLLHSI的晶体振荡器和USB的HSE晶体振荡器需要被自动关闭。待机模式设计：首先，当待机系统进入待机模式时，需要同时达到系统功耗最小，要求的第一个条件必须是内部的电压和调压器得自动关闭并且所有内部L8v的供电电压得被自动切断；第二个的条件是内部的pH、hsi的rc晶体振荡器和外部的hse晶体振荡器也必须得按照要求被自动关闭；然后当一个系统被要求进入待机模式得的时候，SRAM和备份寄存器中的所有相关信号和内容可能会自动消失，但备份寄存器中的所有相关信号和

37、内容仍可能保留，待机的电路仍然会保证系统处于正常工作的待机状态。2.3 LCDI602液晶的模块在单片机上，液晶屏的控制器主要是有两个用做控制单片机和液晶屏的控制接口，第一个的用处主要是不断地把计算机上显存的数据刷新到计算机的液晶屏上，第二个的用处则主要是控制接口和单片机对于显存数据的处理和更新。我们我们在日常生活中很熟悉这种液晶显示器，因为它已经存在于许多日常电子产品中。总而言之，只要有用到文字显示的地方，或者有人机交互的操作界面，就已经有了ICD存在的原因和理由，有电的那个地方就有可能放入更多的ICD。液晶屏的顶部显示温度输出有一部分主要用途是拿来用于分别显示计算温度与测量温度的上下两个测

38、量限度。我们的这种单片式微机组在实验设计中主要的所采用的设计方法一般就是把一个内部有一块液晶屏的图形显示器器件当作一个进入输出的控制器件。在我们的各种单片式电机系统中主要应用一个液晶屏的电子显示器是它作为一个进入输出控制器件它具有以下几个主要性能优点：显示信号的质量比较高：画质好的液晶电子显示器的主要特点是当每一个显示节点在屏幕上接收到显示信号后，将保持恒定的颜色和发光亮度，保持恒定的颜色和发光而不闪烁。然而，其他的CRT液晶电子显示器(CRT)需要不断的刷新才能感受到恒定的颜色和亮度。液晶电子显示器同样具有画质高且一定不会出现闪烁的优点。液晶分子显示器的重量轻：传统的液晶分子显示器的功能和特

39、点主要是液晶显示屏上的液晶电极显示的工作目的主要是由液晶屏上的分子来显示和控制的，然而其他一些传统的显示器在其重量上是否能显示相同的面积则是要重很多的。液晶显示器重量轻：液晶显示器的特点是显示屏上的电极显示的目的是由液晶分子来控制的，然而其他传统显示器在重量上能显示相同面积则要重很多的。内驱动功耗和驱动功耗相对较低：内驱动电极和驱动电源功耗较低ICD内部电极是几种传统尺寸液晶电视显示器主要的电源消耗也是电源和驱动功耗的主要来源地方，因此由图可知，ICD内部的传统液晶电视显示屏的平均电源耗电量比其它的几种传统尺寸液晶电视显示器的平均耗电量相对要少很多。1602字符型带背光液晶触摸屏显示器主要有使

40、用带背光和不使用带背光两种的情况，它们两种的主要区别之一就是不带背光比使用带背光的要薄，然而它们两种情况是否使用带背光在系统的实际应用中并无任何的差别，带背光和不使用带背光两种是情况的主要区别。2.4 按键电路的模块在单片在一般的单片机系统里，按键控制电路是常见的一个输入控制设备，对于一般的单片机按键控制电路，按键如果是串接在一个按键电路中，通过触点的的接触和线路断开，来实现按键控制电路的通断。简单的一个道理来说就是：一个按键内部应该有两个触点。将按键电路中的一条线路进行截断，然后将两个断线分别的连接到按键的两个触点上。这样当使用者按下了按键或者是按下了按键或者是不放，按键内部的另外一个触点将

41、两条线结合在一起，该条线导通；再或者是按一下了按键或者是松开了按键，触点会自动释放，该触点上的线路也就会自动断开。单片机按键的设计和构造或许在设计上会与单片机有所的不同，但工作原理仍然是一样的。对于我们当前的单片机实验设计，它的三个按键信号处理电路的设计相比其他部分来说是简单的，按键处理电路的设计和焊接流程基本要求就两个，一是其中的一端必须要接上了单片机三个i。的端口，二是其中的一端必须要接上了单片机的电源接地端。它的按键电路工作原理流程其实就是当我们在第一个按键处理电路的按键上有一个按钮正确需要按下时.，相当于在第一个按键上有三个i。的端口直接与地端相连接，这样就会出现强制的拉低电平。如果我

42、们想要准确的知道第一个按键的设置是否正确需要按下，直接通过检测我们定义的三个按键i。端口是否为拖拉低电平就可以了。功能说明如图中的三个按键上的K3、K4、K5功能分别是：K3表示我们设置PM的低电平阈值，K4表示阈值的增加，K5表示阈值的减小。按键K.4PHH2. 5报警电路的模块声光声光报警器的其工作原理主要就是由声光感应器根据外界条件和声光的变化，利用声，光的提示信号来进行声光报警。一般的感应式声光报警器的主要工作器件包括有声光感应器，二极管，蜂鸣器警报和电源。当我们感到外部条件的变化高于我们设定的标准时，报警应自动发出声光报警。该设计相关部分的电路图如下所示：2.6ZPHOl灰尘传感器的

43、模块传感器也就是我们的生活中常见的一种，传感器对我们日常生活的质量影响也是非常大的，尤其是现在的灰尘探测传感器真的是非常实用的，灰尘探测传感器也就是目前广泛用于的探测烟草和灰尘的一种传感器工具，它是可以让消费者提前的感知到什么是烟草和什么花粉的，并且传感器还可以用来探测非常小的颗粒灰尘。而且现在的灰尘探测传感器的优势和特点也是非常多的例如：因为安装方便、价格便宜，所以越来越多的企业和消费者越来越喜欢探测灰尘的传感器。灰尘灰尘传感器的应用工作原理：灰尘传感器工作原理是一种用于实时感知空气中灰尘的一种日常用机械，它可以实时感小尘粒的数量和工作范围超过03um,包括烟草和尘埃、花粉、房子和尘埃。该原

44、理主要研究的是微粒和灰尘等分子在光的直接照射下之间会相互产生光的散射吸收现象。本次检测单元设计过程中采用的这种检测传感器其实就是充分的采用PM2.5检测的机理。PM2.5检测的机理其实简单说就是对粉尘的检测或者说就是对灰尘的检测、颗粒物的检测。此次单元设计中所用到的传感器中采用PM2.5检测的单元主要机理是充分的运用了一种采用粉尘粒子自动计数的原理，可以很准确的检测人体内和周围环境的各种粉尘颗粒物的大小和浓度，主要机理是检测的对象是人体内直径小于10微米的人体粉尘。因为这种细小的粉尘颗粒物能够通过人体肺泡直接的进入到整个人体内，这样会直接导致整个人体的肺部和呼吸道受到感染，严重的话还可能会直接

45、导致人体肺部的疾病。此次检测单元设计用到的传感器ZPHOl灰尘颗粒物传感器主要具备极高的检测灵敏度、优异的长期温度稳定性，出厂校准温度校准，内置加热器，可实现人体空气的自动输送和吸入。本产品具有外形紧凑、重量轻、安装方便、使用维护方便等优点。这种方式ZPHOl灰尘空气质量危害传感器的一种主要用途也就是广泛应用在工业进行室内环境空气质量危害监控的检测设备、空气质量污染物清新机、烟雾气体危害监测报警器等。这个基本定义主要是基于ZPHOl灰尘质量传感器连接管脚的基本定义管脚定义表2PINl控制脚（详见说明）PIN2输出脚OUT2/RXD/PM2.5PIN3电源正（VCC）PIN4输出脚OUTl/TX

46、DPIN5电源地LGND）三、软件系统的设计3.1 开发环境简介：Keiluvision5一般是STM32单片机软件的开发平台为，如果我们需要下载相关的软件，则需要下载名为STCSP的软件。美国Keil软件公司自主开发了一个基于KeilC的系统，该系统兼容单片机C语言的通用软件开发。与其它汇编语言相比，与单片机C语言兼容的基于KeilC的系统具有明显的兼容性和在结构、功能、可维护性、可读性等方面的优势。这是单片机的C语言基于凯尔C.C语言软件开发的单片机系统，必须有一个完整的软件开发方案，包括连接器、宏汇编、C语言编译器，图书馆管理和一个功能强大的单片机仿真系统和调试器，如果我们想要将这些组成

47、部分很好地组合在一起则需要一个完整的集成软件开发的环境。当我们想要很好地运行和完成keil这种集成单片机常用的集成软件，需要使用Win98、win2000.Winx、PNT等集成操作管理系统的软件来运行和完成。STClSP是一款基于单片机的下载程序文件刻录和管理软件。它是为流行的STC-I系列单片机开发设计的。可同时下载STC89系列、12c2052系列、12c5410系列等多台STC单片机。它使用方便，得到了广泛的应用。3.2 整体软件功能的主程序本电路所设计蜂鸣器声光报警的工作电路主要设计有一个LED绿灯自动点亮的红警示灯和一个蜂鸣器声光报警，当该声光报警电路的开关自动闭合时，该报警电路的

48、蜂鸣器开始正常工作，如果一个空气系统中的PM2.5的蜂鸣器阈值低于已经设定的蜂鸣器阈值时，则空气中的LED报警绿灯将在关闭时会自动点亮，可以由此得出蜂鸣器在当前状况下处于正常；如果一个空气系统中的蜂鸣器PM.5高于已经设定好的蜂鸣器阈值时，则空气中的LED红警示灯灯将会自动点亮，并且蜂鸣器将在关闭时会自动发出“哗哗哗”的电路报警声音。主流程图如图表示:函数韧始化采集数据LGD液品显不绿色E点亮按避操作事光报警，红色IED点亮，3.3 软件按键模块的设计流程对于这个设计的按键部分，总共有三个按键。第一个键用来设置PM2.5的值。当检测到键1时，LCD数据将会闪烁，然后检测到键2和键3。按键2是提高阈值，按键3是降低阈值。这是该设计在执行按键命令时的流程图。这是该设计的实物的按键位置，从左往右分别是按键1,案件2和按键四、系统的调试、测试该单片机系统经过多次的改进，参