CN105466824A - 一种pm2.5的实时监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种PM2.5的实时监测装置，包括主控制器与从控制器，主控制器与从控制器通过无线收发电路进行信号交互；所述的主控制器与从控制器均外接时钟电路，报警电路，以及用于显示数据发送状态与监测值的显示电路；待检测的粉尘浓度通过粉尘传感器转换为电量，经过A/D转换器输入主控制器，主控制器还外接有温度采集电路。本发明主控制器与从控制器结合无线收发电路，实现对PM2.5的无线监测，在开阔地带最大传输距离为1000米，此外，本发明在显示PM2.5的具体值及对应的空气质量指标的同时，还显示对外出人员的出行建议、当前温度及时间，功能丰富。由于采用无线收发，能够实现多点PM2.5的实时监测。
Description
技术领域
本发明属于电子测量领域，具体涉及一种PM2.5的实时监测装置。
背景技术
传统的PM2.5监测仪无法实现对PM2.5的无线监测功能或者无线监测距离较近，且监测到的具体指标非专业人员理解不够直观，不能合理的引导人们的户外出行。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种PM2.5的实时监测装置，能够实现PM2.5的无线监测，并且检测结果直观，更加人性化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括主控制器与从控制器，主控制器与从控制器通过无线收发电路进行信号交互；
所述的主控制器与从控制器均外接时钟电路，报警电路，以及用于显示数据发送状态与监测值的显示电路；待检测的粉尘浓度通过粉尘传感器转换为电量，经过A/D转换器输入主控制器，主控制器还外接有温度采集电路。
所述的主控制器与从控制器均采用AT89S52单片机。
所述的显示电路包括LCD12864图形液晶显示屏。
所述的无线收发电路包括NRF24L01无线收发模块。
所述的时钟电路包括DS12C887时钟芯片。
所述的报警电路包括由三极管8550驱动的蜂鸣器。
所述的温度采集电路包括DS18B20数字温度传感器。
所述的粉尘传感器采用夏普GP2Y1010AU0F粉尘传感器。
所述的A/D转换器采用ADC0832模数转换芯片。
与现有技术相比，本发明主控制器与从控制器结合粉尘传感器、A/D转换器、显示电路、时钟电路、报警电路、温度采集电路及无线收发电路，实现对PM2.5的无线监测，在开阔地带最大传输距离为1000米，此外，本发明在显示PM2.5的具体值及对应的空气质量指标的同时，还显示对外出人员的出行建议、当前温度及时间，功能丰富。主控制器与从控制器的电路结构相似，方便PCB的布局布线以及程序的移植；由于采用无线收发，能够实现多点PM2.5的实时监测。
进一步的，本发明主控制器与从控制器均采用AT89S52单片机，降低了成本。
进一步的，本发明显示电路包括LCD12864图形液晶显示屏，采用串行传输方式，简化了电路的同时节省了控制器的输入/输出端口资源。
附图说明
图1本发明的结构示意框图；
图2本发明主控制器外围电路示意图；
图3本发明从控制器外围电路示意图；
附图中：1-主控制器；2-从控制器；3-无线收发电路；4-时钟电路；5-报警电路；6-显示电路；7-粉尘传感器；8-A/D转换器；9-温度采集电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，主控制电路以主控制器结合粉尘传感器、A/D转换器、温度采集电路、时钟电路、报警电路、显示电路及无线收发电路组成，实现数据的采集、显示、超限报警与传输功能；从控制电路由从控制器、时钟电路、报警电路及无线收发电路组成，实现数据的接收、显示及超限报警功能。将本实施例的粉尘传感器7替换为压力、位移、加速度等传感器，本发明专利可实现压力、位移、加速度等的无线实时监测功能。
参见图2，主控电路中，U1、U2构成PM2.5数据采集电路，U3构成数据的处理电路，U4构成LCD显示电路，U5构成时钟电路，U6构成温度采集电路，U7为无线收发模块。其中，U1为夏普粉尘传感器，其型号为GP2Y1010AU0F，U2为A/D转换器，其型号为ADC0832。U1的1脚接C1和R1的一端，C1和R1的另一端分别接地和+5V；U1的2脚和4脚接地；U1的3脚接PNP三极管Q1的发射极，Q1的基极接R2的一端，R2的另一端接U3的6脚，Q1的集电极接地，其中Q1的型号为8550；U1的5脚为传感器的输出端接U2的2脚；U1的6脚接+5V，U1实现将非电量粉尘浓度转换为电量。U2的1脚和4脚接地，5、6及7脚分别接U3的5、4及3脚，实现由U3控制U2的通道的选择、启动及数据的读写操作，U2的8脚接+5V。U2实现将传感器U1输入的模拟电量转换为数字量并由U3分析处理。主控制电路由U3组成，显示电路由U4组成，其中U3为单片机，型号为AT89S52，U4为显示器，其型号为LCD12864。LCD显示器U4采用串行工作方式，其1、15、20脚接地，2、4、17及19脚接+5V，3脚接滑动变阻器R6的输出端，R6的另两端分别接+5V和地，通过调节R6实现对LCD显示器对比度的调节。U4的5、6脚分别接U3的2、1脚，由U3的1脚产生的时钟信号同步U3的2脚输入到U4的5脚的数据。该显示电路采用LCD12864的串行连接方式节省了U3的输入/输出口资源，简化了硬件设计。U3的9脚为复位端，接C2和R4的一端，C2和R4的另一端分别接+5V和地，复位电路利用电容C2的充放电实现上电复位。U3的18、19脚为时钟端，分别接石英晶体振荡器Y1的两端和电容C3、C4的一端，C3、C4的另一端接地，为U3的正常工作提供稳定的时钟信号，其中C3、C4为启振电容。U3的20脚接地，31和40脚接+5V。主控制器1的时钟电路由U5组成，其中U5为内置锂电池的时钟芯片，型号DS12C887，具备闰年补偿和掉电保持功能。U5的1和10脚接地，2～9脚分别接U3的39～32脚，由于单片机U3的P0口不能输出高电平，RS1为上拉电阻，其1脚接+5V，2～9脚接U3的39～32脚，为单片机U3的P0口提供高电平。U5的11～14脚分别接U3的28～25脚，U5的16脚接U3的24脚，U5的15、18脚接+5V。单片机U3控制时钟芯片U5的工作状态，并读取当前时间由显示器显示。按键S1、S2及S3分别接U3的23、22及21脚，实现对当前时间调节与校准。主控制器1的温度采集电路由U6组成，U6为数字温度传感器，型号为DS18B20。U6的1和3脚分别接地和+5V，U6的2脚接U3的7脚和R3的一端，R3的另一端接+5V。温度采集电路用来采集当前温度，并由单片机U3分析采集结果，控制U4显示当前温度。主控制器1的报警电路由PNP三极管Q2驱动的蜂鸣器BZ组成,其中Q2的型号为8550，Q2的发射极接+5V,基极接R5的一端，R5的另一端接U3的16脚,集电极接蜂鸣器BZ的一端,BZ的另一端接地。报警电路由单片机U3控制，实现PM2.5超限后的报警。主控制器1的无线收发电路由U7组成，U7的型号为NRF24L01。其1脚接地，2脚接+3.3V，U7的3、4、5、6、7及8脚分别接U3的15、10、14、11、13及12脚，实现通过U3控制U7，完成数据的发送。
参见图3，本发明从控制电路由实现控制功能的U1、实现显示功能的U2、提供稳定时间的U3及实现无线收发功能的U4组成。从控制器2的控制电路为单片机系统，其U1的型号为AT89S52，U1的9脚为复位端，接C1和R2的一端，C1和R2的另一端分别接+5V和地，复位电路利用电容C1的充放电实现上电复位；U1的18、19脚为时钟输入端，分别接石英晶体振荡器Y1的两端和电容C2、C3的一端，C2、C3的另一端接地，为U1的正常工作提供稳定的时钟信号，其中C2、C3为启振电容；U1的20脚接地，31和40脚接+5V。从控制器2的显示电路由U2组成，其U2的型号为LCD12864，其2、4、17及19脚接+5V，1、15、20脚接地，3脚接滑动变阻器R1的输出端，R1的另两端分别接+5V和地，通过调节R1实现LCD12864对比度的调节，5脚为数据输入/输出端接U1的2脚，6脚为时钟端接U1的1脚，由U1的1脚产生的时钟信号同步U1的2脚输入到U2的5脚的数据。该显示电路采用LCD12864的串行连接方式节省了U1的输入/输出口资源，简化了硬件设计。从控制器2的时钟电路由U3组成，其中U3为内置锂电池的时钟芯片，型号DS12C887，具备闰年补偿和掉电保持功能。U3的1和10脚接地，2～9脚分别接U1的39～32脚，由于单片机U1的P0口不能输出高电平，RS1为上拉电阻，其1脚接+5V，2～9脚接U1的39～32脚，为单片机U1的P0口提供高电平。U3的11～14脚分别接U1的28～25脚，U3的16脚接U1的24脚，U3的15、18脚接+5V。单片机U1控制时钟芯片U3的工作状态，并读取当前时间由显示器显示。按键S1、S2及S3分别接U1的23、22及21脚，实现对当前时间调节与校准。从控制器2的无线收发电路由U4组成，U4的型号为NRF24L01。其1脚接地，2脚接+3.3V，U4的3、4、5、6、7及8脚分别接U1的15、10、14、11、13及12脚，实现通过U1控制U4，完成数据的接收。从控制器2的报警电路由PNP晶体管Q1驱动的蜂鸣器BZ组成，其中Q1的型号为8550。Q1的发射极接+5V，基极接R3的一端,R3的另一端接U1的16脚,集电极接蜂鸣器BZ的一端,BZ的另一端接地。报警电路实现PM2.5超限后的报警。
Claims (9)
1.一种PM2.5的实时监测装置，其特征在于：包括主控制器(1)与从控制器(2)，主控制器(1)与从控制器(2)通过无线收发电路(3)进行信号交互；
所述的主控制器(1)与从控制器(2)均外接时钟电路(4)，报警电路(5)以及用于显示数据发送状态与监测值的显示电路(6)；待检测的粉尘浓度通过粉尘传感器(7)转换为电量，经过A/D转换器(8)输入主控制器(1)，主控制器(1)还外接有温度采集电路(9)。
2.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的主控制器(1)与从控制器(2)均采用AT89S52单片机。
3.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的显示电路(6)包括LCD12864图形液晶显示屏。
4.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的无线收发电路(3)包括NRF24L01无线收发模块。
5.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的时钟电路(4)包括DS12C887时钟芯片。
6.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的报警电路(5)包括由三极管8550驱动的蜂鸣器。
7.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的温度采集电路(9)包括DS18B20数字温度传感器。
8.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的粉尘传感器(7)采用夏普GP2Y1010AU0F粉尘传感器。
9.根据权利要求1所述的PM2.5的实时监测装置，其特征在于：所述的A/D转换器(8)采用ADC0832模数转换芯片。
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