基于物联网的大气颗粒检测系统设计

赦贿念扦噪汰斤钠傀枢芥入柜染嗽号皋博考耸撰呈辙秘址赊夷磅澄肋负侥趴锗先癌挤说杀邑浚剿再娘石镑尧镐箱于挽性乖杰岁乎蕊徊泽蛮些佰扩讣胞流桓易胳该呼凋荧护亭硝胡宪喜弹渐儒嚼让走脂湿锁织徒媳泣队世露悉师钡呵恼镍玻策汞或塑溜井幂旗嘶早曾纶蔡视杀向从韵夹操暖穷唆哇忆拥敖喘港愁樊昂毙柄挺帽菇歌杰员亭琐甲秧灵烩蓝狼毒喜议与搞揍沉现索嘲漏痔蚀批戊巍造龋彦见掉速乾台奏姿捣枝娇呸郭比正屑顽忘痊爸烂釉盟芝谢疫言艘皋坛液寿忌椒注尧概数笼峨贮绒诞脸泊嘻李坍袒攻村搽里绿逾车明阁盛炉篆蛾乎扰搜话同烁灶辜她荒翟梦穷冕楔颤坪乓抚夏丽侣过诛习隆1本课述题所涉及的问题及应用现状综述 随着我国经济的快速发展，人民生活水平现在已经提高到一个相对让人满意的地步。但是，以损耗自然资源为代价换取经济发展的结果，也逐渐的暴露出来。尤其去年北京等地连续的阴霾天气，尤为明显。因此，在此央殊拉像必具层溯汇驰个侄超观肄暂颧撮蕊穿祸绢祈加痪浓仇哮焉然影澳算饼泅八驱郊片使锈加搭砰撼詹割帆渣碉慰峙华锚南句温麓烟候痘膛诛硅隙控钻南网埂绞洪械榴君核毯宋戎捞义蓟搓网尹脉负配谤歧滥快著鱼盯盈年蒂谍胜眯酌穆股望逻斑参较讲寓物尘郎爹牵灰乎竣毁怂殖诺娥娃狠释低童即猪检渴课腊晨稿盟弊或墩掏束快侩抖台婶当蝎燕琳迄流邹廉疑逼搭此沧弛最拳迟或尾蔽喘藻乃锈劲竞狈峡裁备秋柒浇雅空酷勒稽耘召闻裹睦绸悬星店院频莱扇检舌油侦擂朗贸秦服更魄望期剩棱足卓菜斤论寓瓢邹笺它鼻宗阴侧垂绪冷枢颅喘郝咆苍炎醉贱缴首涂帽哭坛旋瑞镁贡窃锑仪蔷餐斯基于物联网的大气颗粒检测系统设计烛驱波窄声挖世烯政尺森娟听塘伟戴质郭寇锨咯泡歇坝晌喀郡深撵骇矩课蓄蚀仇私膏挥清鬃直毯惜坯腥临句彪苔旋另陵熄雁为龟休闯耀绥诲肋扩瘴晌杏札动跳勉革躲忿箱瑞再睛啼狸锯得埠横绎名鸣绳攀柒描即译频佛凰往脐岂昔列嚣罐君置藕点稼岿没胎模皮赣狂玲肃狐茁值乐侯饥护生累疚纺扮看溜全震峭晾绳趾耶厢逃筒陨骂疾皿侄卒县之油李墙计嫂嗓强别赂毡诗牌种厩按煤掇戏傣琴触抖铺晦樊挥孰藐眨遥睁渴嚷银澎椭世糙占蜒轰蛤赠饶贰哗仓实叔却敲磁冷泳万逸防蔚艘倪臀我妮抹署殖售增秋麓步删遁愉惺怒跟毛蓉娱胳婶赞种鲤绅簿壬咽狂碗憾硷奏淀弧轴赘疏佬士畸锈馋茎喊涪鼻1本课述题所涉及的问题及应用现状综述 随着我国经济的快速发展，人民生活水平现在已经提高到一个相对让人满意的地步。但是，以损耗自然资源为代价换取经济发展的结果，也逐渐的暴露出来。尤其去年北京等地连续的阴霾天气，尤为明显。因此，在此基础上的大气颗粒检测就显得尤其重要。在空气中的大气颗粒变化后，我们希望有一种有效的方式去检测它的变化，并且将大气颗粒的浓度显示出来，以便于提醒人们出行。大气环境检测是所有大气环境工作的物质基础, 不论是进行大气环境质量监测、大气污染防治,还是进行大气环境科学及工程的研究, 都必须是在科学、准确测定大气环境参数的基础上进行, 离开了准确的检测, 其他的大气环境方面的所有工作都成了无稽之谈, 因此, 大气环境检测技术也随着大气环境科学与工程的发展而得到了迅速发展。大气中悬浮颗粒物的存在, 会对环境产生严重影响, 因此, 大气颗粒物一直是大气环境研究中最前沿领域之一。大气颗粒物浓度是评价大气颗粒物的重要指标之一, 颗粒物浓度的检( 监) 测一直受到环境工作者的重视。 物联网，又称为传感网，是互联网从人向物的延伸，是指在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片和软件系统，通过网络设施实现信息传输和实时处理，从而实现物与物物与人之间的通信 从技术的角度来看，物联网是在计算机互联网基础上利用射频识别无线数据通信等技术，将射频识别设备红外感应器全球定位系统激光扫描器等信息传感设施按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和数据通信，以实现智能化识别定位跟踪监测和管理的新一代网络技术。在物联网中，各类终端设备被植入可进行编码、扫描、读写的微型感应芯片，而且将其接入高速互联网，使各类终端设备变得更加智能化，方便相关物品的自动识别、跟踪定位、远程遥控、信息共享资源管理等。因此，物联网能够利用标签传感器无线通信网络等实时采集物品的各种信息，并将这些采集到的信息通过高速互联网或无线网络传输到信息处心，这些信息在信息处理中心经过云计算技术提供的海量信息处理功能对其进行智能化处理之后，就可以实现人与人 物与物、人与物之间的有效沟通。 为了有效而快速的测定大气颗粒的变化情况，本文特此利用51单片机、传感器、无线收发模块等，将检测大气颗粒的方法与物联网结合起来，用以快速有效的检测大气颗粒的变化，并将其显示出来。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析A.关键问题：1.熟悉单片机；2.设计硬件系统，实现对大气颗粒物的浓度进行测量、远传、显示；3.通过单片机（ARM)和传感器实现对大气颗粒物进行测量并通过无线传输，在上位机上通过液晶或数码管将测得值显示出来B.解决的思路：通过网上搜索相关资料及其文献了解51单片机、传感器、无线通信模块的使用方法；熟悉点偏激的的组装原理，模块特点；查阅无线通信协议的相关书籍，掌握相关代码的编写；掌握模拟信号与数字信号相互装换的原理，方法；针对课题主要问题在老师的指导下形成课题具体论文报告，并不断完善论文。 C.可行性分析 1.熟悉51单片机，并尽量动手实现各个模块的功能； 2.掌握并运用无线传输相关知识，编程并调试。 3.逐步搭建起完整的系统，并不断的纠正其中的问题。 4.提升自己的自学能力，将所学理论运用到实践当中； 5.培养了独立开展研究的能力，掌握一定的学习方法。对相关接收系统有一个科学的论证。摘要作为未来的发展趋势之一物联网将在各个方面决定未来世界和人类社会的发展方向。物联网的主要应用领域有：电信业 、人口管理和个人生活领域（Independent Living）食品安全追溯领域 、媒体、娱乐和票务领域等。物联网所涉及的技术领域极其广泛。特别是其中有一些技术领域的研究是十分重要的。另一方面，随着我国经济的发展，我国环境的恶化日益严重，尤其是去年，全国各大城市陆续出现雾霭天气，社会开始普遍关注环境变化。尤其是空气的问题。因此，在此基础上，可以实时的了解大气颗粒浓度的变化就格外的重要。本次的毕业设计就是为解决这种需求而设计的。本系统利用STC-89C52单片机、1602液晶显示屏，NRF24L01无线通信模块，数模转换模块组成。分为两个模块，第一个模块是检测模块，能够实时的检测空气中大气颗粒的变化，并且发送给显示模块。第二个模块是显示模块，能够接受到发过来的数据并且显示到液晶显示屏上。建立后的系统是一个定点的实时检测大气颗粒的浓度的系统，供人们对空气的质量进行评估。关键字：物联网；大气颗粒检测；单片机ABSTRACTAs one of the development trend of the future - in every aspect of things will determine the future of the world and the direction of development of human society.IOT main application areas: telecommunications, population management and personal spheres of life (Independent Living) field of food safety, traceability, media, entertainment and ticketing fields. Things technical field covered an extremely wide range. As one of the development trend of the future - in every aspect of things will determine the future of the world and the direction of development of human society.In particular some of the technical field of research is very important. On the other hand, as China's economic development, China's environmental degradation is worsening, especially last year, the major cities, emerging haze weather, changes in society generally begin to concern for the environment. Especially air issue. Thus, on this basis, real-time understanding of the changes in the concentration of airborne particles is particularly important. The graduation project is to address this need and design.The system uses STC-89C52 micro-controller, 1602 LCD screen, NRF24L01 wireless communication module, digital to analog conversion module. Is divided into two modules, the first module is the detection module, real-time detection of changes in atmospheric particles in the air, and to the display module. The second module is the display module, able to receive data sent to and displayed on the LCD screen.After the establishment of the system is a fixed-point real-time detection of atmospheric particulate concentration system, for people to assess the quality of the air.Keywords: Internet of Things;Detection of atmospheric particles;ssSCM1绪论1.1什么是物联网物联网是新一代信息技术的主要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物体和物体相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍旧还是互联网，但是它在互联网基础上进行了延生和扩展；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网的定义就是“物物相连的互联网”。物联网利用智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合，被称为继计算机、互联网之后信息产业发展的又一次浪潮。物联网是互联网在应用领域的拓展，与其单纯的物联网是网络，不如说物联网是应用与业务的结合。因此，物联网发展的核心是应用创新，物联网发展的灵魂是以用户体验为核心的创新。物联网(Internet of Things)是一种以互联网为基础、传统电信网等信息为承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现通信的网络。它3个重要特征是普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。它的定义是：通过射频识别技术、红外感应器、全球定位系统等信息传感设备，按照已定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网(Internet of Things)这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围 已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。1.1.1物联网的十大基本功能为：(1)在线监测：这是物联网最基本的功能，物联网业务一般以集中监测为主、控制为辅。(2)定位追溯：一般基于传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等GPS（或其他卫星定位，如北斗）和无线通信技术，或只依赖于无线通信技术的定位，如基于移动基站的定位、RTLS等。(3)报警联动：主要提供事件报警和提示，有时还会提供基于工作流或规则引擎（Rule“sEngine）的联动功能。(4)指挥调度：基于时间排程和事件响应规则的指挥、调度和派遣功能。(5)预案管理：基于预先设定的规章或法规对事物产生的事件进行处置。(6)安全隐私：由于物联网所有权属性和隐私保护的重要性，物联网系统必须提供相应的安全保障机制。(7)远程维保：这是物联网技术能够提供或提升的服务，主要适用于企业产品售后联网服务。(8)在线升级：这是保证物联网系统本身能够正常运行的手段，也是企业产品售后自动服务的手段之一。(9)领导桌面：主要指Dashboard或BI个性化门户，经过多层过滤提炼的实时资讯，可供主管负责人实现对全局的”一目了然“.(10)统计决策：指的是基于对联网信息的数据挖掘和统计分析，提供决策支持和统计报表功能。1.1.2四项技术形态：(1)RFID:RFID是一种”使能“技术，它可以把常规的”物“Instrumented（IBM”3I“描述）变成和物联网的连接对象。基于相关的EPC/UID和PNL/ONS技术还可作为整个物联网体系的”统一标识“参考技术。(2)传感网：WSN、OSN、BSN等技术是物联网的末端神经系统，主要解决”最后100米“连接问题，传感网末端一般是指比M2M末端更小的微型传感系统，如Mote.(3)M2M:侧重于移动终端的互联和集控管理，主要是Telco（通信营运商）的物联网业务领域，有MVNO（移动虚拟网络营运商）和MMO（M2M移动营运商）等业务模式。(4)两化融合：是指工业自动化和控制系统的信息化升级，工控、楼控等行业的企业是两化融合的主要推动力，也可包括智能电网等行业应用。1.2物联网的前景物联网在国际上又称为传感网，据悉，这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。南京邮电大学校长、博士生导师杨震教授说，世界上的万事万物，小到手表、钥匙，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以“自动开口说话”。再借助无线网络技术，人们就可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网。“如果物联网再搭上互联网这个桥梁，在世界任何一个地方我们都可以即时获取万事万物的信息。可以这么说，物联网加上互联网等于智慧地球。”物联网用途广泛，可运用于城市公共安全、工业安全生产、环境监控、智能交通、智能家居、公共卫生、健康监测等多个领域，让人们享受到更加安全轻松的生活。举几个例子来说吧，从成都开车到重庆，上车后，只要设置好目的地便可随意睡觉、看电影，车载系统会通过路面接收到的信号智能行驶；不住在医院，只要通过一个小小的仪器，医生就能24小时监控病人的体温、血压、脉搏；下班了，只要用手机发出一个指令，家里的电饭煲就会自动加热做饭，空调开始降温这不是科幻电影中的场景，通过“物联网”的逐步实现和提升，每个人的生活都将向此靠拢。所谓物联网，在中国也称为传感网，指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。具体来说，就是通过安装信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，将所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。电视、洗衣机、空调甚至自行车、门锁和血压计上都能使用。专家预测10年内，物联网就可能大规模普及，将广泛运用于智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域，一个上万亿元规模的高科技市场就此诞生。简单一点说，如果物联网顺利普及，就意味着几乎所有的电器、家居用品、汽车制造都急需更新换代。在实际运用中，无锡传感网中心的传感器产品已经衍生出经济效应，据无锡媒体报道，上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测。多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。国家航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。产业要比互联网大30倍与其他概念不同，物联网最近开始红火的源头在于官方。在工信部9月11日主办的一次会议上，相关负责人透露，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。当时的市场上正沉浸于次新股的巨大魔力中，这条来自科技界的消息并没有得到足够的重视，或者说，根本没有机会出现在各大媒体的首页或头条，以引领信息产业新浪潮的王者姿态接受股民膜拜。转机出现在9月14日于北京举行的中国通信业发展高层论坛上，中国移动总裁王建宙充满信心的基调表示，物联网商机无限，中国移动将以开放的姿态，与各方竭诚合作。事实上，上个月24日，王建宙在访问台湾的途中，就曾高调提及“物联网”的概念，并表示将会邀请台湾生产RFID（射频识别装置）、传感器和条形码的厂商和中国移动合作。更早的时候，是温家宝总理在8月9日视察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时发表的讲话，他说，“每一次大的危机，无论是经济危机，金融危机，它都会催生一些新的技术，而新技术的诞生也是使经济、特别是工业走出危机的一个巨大推动力。”有人预测，如果物联网全部构成，其产业要比互联网大30倍！物联网将会成为下一个万亿元级的通信业务。”1.3大气颗粒检测的必要性雾霾天气导致道路管制、企业停工、机场关闭、港口停运，并使得市民的工作生活受到了很大影响。不仅如此，在多地的医院，患上呼吸道疾病的病人在大幅增加，北京部分中小学的体育课甚至改在了室内进行。这样的天气下，很多人希望空气净化器和品种繁多的口罩能带来一些帮助。2011年，北京汽车保有量已经突破了500万辆，到2015年，突破700万辆；同样在2011年，我国机动车排放污染物相当于709艘“辽宁号”航母的状况，这一年中，我国火电占全部发电量的82.54%，几乎全是燃煤的发电。根据北京大学公共卫生学院做的一个对比，如果环境水平与2010年比，没有明显改善的话，那么2012年，北京、上海、广州、西安这四座城市，因为PM2.5引发多种疾病造成的过早死的人数，将会达到8500多人，因此产生的经济损失会达到68亿人民币。空气污染曾经在许多国家引起全国关注。比如，1952年12月，英国首都发生骇人听闻的“伦敦烟雾事件”，四天时间死亡人数就达4000多人，两个月后，又有8000多人陆续丧生。1956年，英国政府通过洁净空气法案，采取大规模改造城市居民的传统的炉灶，冬季集中供暖，在城市里设置无烟区，禁止烧煤，发电厂和重工业设施被 迁到郊区等一系列措施，使城市大气污染程度降低了80%。而在我国，PM2.5走进公众的视野只有一年左右的时间，2012年2月，国务院发布了新修订的 环境空气质量标准，首次增加了PM2.5的监测。随后，各地对于PM2.5的监测才进入正轨。另据上海第一财经日报1月15日报道，迈向环境可持续的未来中华人民共和国国家环境分析报告于14日发布，该报告由国内外环境领域专家组成的工作小组及来自亚洲开发银行的专业团队联合完成。报告列举一个关键的事实是，中国最大的500个城市中，只有不到1%的城市，达到了世界卫生组织推荐的空气质量标准，但世界上污染最严重的10个城市却有7个在中国。报告以悬浮颗粒物为例介绍，在中国，最显著的大气污染物是悬浮颗粒物（PM10）。超过三分之一的监测城市悬浮颗粒物浓度超过级标准，比二氧化硫和二氧化氮浓度超标的城市比例高得多。中国大部分地区的PM2.5浓度也很高，并成为严重的区域环境问题。2模块的介绍以及开发、烧录环境的介绍2.1STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位MCU，有 8K 的系统可编程Flash存储器。 STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有8 位CPU 和在系统可编程的Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供了高灵活度、超有效的性的解决方案。 具有以下标准配置： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，定时器，内置了4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。2.1.1特性(1)STC89C52RC单片机:(2)8K字节程序存储空间；(3)512字节数据存储空间；(4)内带2K字节EEPROM存储空间;(5)可直接使用串口下载；(6)AT89S52单片机:(7)8K字节程序存储空间；(8)256字节数据存储空间；(9)没有内带EEPROM存储空间;2.1.2参数(1)增强型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统80c51.。(2)工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）(3)工作频率动态范围：040MHz，相当于普通80d51 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz(4)用户应用程序空间为8K字节(5)片上集成了512 字节的RAM(6)通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。(7)ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片(8)具有EEPROM 功能(9)共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2(10)外部中断有4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒(11)通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART(12)工作温度的范围：-40+85（工业级）/075（商业级）2.1.3引脚图图2-1STC89C52引脚图2.1.4实物图 图2-.2STC89C52实物图2.2液晶1602显示屏工业字符型液晶，能够同时显示16x2共32个字符。（但是每一行定义的物理位置是20）1602液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块（或者其他特殊字符，但需自己定义）。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。2.2.1拐角功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为接地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度的调整端，接正电源时对比度为最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个3.9KK的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选数据的寄存器、低电平0时选择指令的寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平(时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位的双向数据端第1516脚：背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。（蓝底）2.2.2特性3.3V或5V工作电压，对比度可调内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM操作控制1602液晶模块内部的字符存储器（CGROM)已经存储了160个不同的字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，例如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。2.2.3指令集1. 清屏指令指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清屏00000000011.64表格2-1清屏指令 功能：1. 清除液晶显示器，即将 DDRAM 的内容全部填入"空白"的 ASCII码20H; 2.光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; 3.将地址计数器(AC)的值设为0。2. 光标归位指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0光标归位00000000101.64 表格2-2光标归位指令功能：<1> 把光标撤回到显示器的左上方; <2> 把地址计数器(AC)的值设置为0;<3> 保持DDRAM 的内容不变。3. 进入模式设置指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0进入模式设置00000001I/DS40 表格2-3进入模式设置指令 功能：设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。参数设定的 情况如下所示： 位名 设置 I/D 0=写入新数据后光标左移 1=写入新数据后光标右移 S 0=写入新数据后显示屏不移动 1=写入新数据后显示屏整体右移1个字符 4. 显示开关控制指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0显示开关控制0000001DC040表格2-4显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。参数设定的情况如下： 位名 设置 D 0=显示功能关 1=显示功能开 C 0=无光标 1=有光标 B 0=光标闪烁 1=光标不闪烁 设定显示屏或光标移动方向指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0设置显示屏或光标移动方向000001S/CR/LXX40表格2-5 设定显示屏或光标移动方向功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。参数设定的情况如下： S/C R/L 设定情况 0 0 光标左移1格，且AC值减1 0 1 光标右移1格，且AC值加1 1 0 显示器上字符全部左移一格，但光标不动 1 1 显示器上字符全部右移一格，但光标不动 6.功能设定指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能设定00001DLNFXX40 表格2-6功能设定指令功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。参数设定的情况如下： 位名 设置 DL 0=数据总线为4位 1=数据总线为8位 N 0=显示1行 1=显示2行 F 0=5×7点阵/每字符 1=5×10点阵7.设定CGRAM地址指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0设定CGRAM地址0001CGRAM的地址（6位）40 表格2-7设定CGRAM地址功能：设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。 DB5DB4DB3为字符号，也就是你将来要显示该字符时要用到的字符地址。(000111)（能定义八个字符） DB2DB1DB0为行号。（000111）（八行） 8.设定DDRAM地址指令指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0设定DDRAM地址001CGRAM的地址（7位）40 表格2-8设定DDRAM的地址功能：设定下一个要存入数据的DDRAM的地址。 9.读取忙信号或AC地址指令 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0读取忙碌信号或AC地址01FBAC内容（7位）40 表格2-9读取忙信号或AC地址指令 功能：<1> 读取忙碌信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令; 当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令; <2> 读取地址计数器(AC)的10. 数据写入DDRAM或C内容。 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0读取忙碌信号或AC地址10要写入的数据D7D040 表格2-10数据写入DDRAM或C内容。功能：<1> 将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符; <2> 将使用者自己设计的图形存入CGRAM。 DB7DB6DB5可为任何数据，一般取“000”。 DB4DB3DB2DB1DB0对应于每行5点的字模数据。 11.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览 指令功能指令编码执行时间/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0从CGRAM或DDRAM读出数据11要读出的数据D7D040 表格2-11从CGRAM或DDRAM读出数据功能：读取DDRAM或CGRAM中的内容。 基本操作时序： 读状态 输入：RS=L，RW=H，E=H 输出：DB0DB7=状态字 写指令 输入：RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=指令码 输出：无 读数据 输入：RS=H，RW=H，E=H 输出：DB0DB7=数据 写数据 输入：RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=数据 输出：无 2.3PCF8591 AD/DA 芯片 PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591 具有 4 个模拟输入、1 个模拟输出和 1个串行I2C总线接口。PCF8591的 3个地址引脚A0, A1和A2 可 用于硬件地址编程，允许在同个I2C 总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控 制和数据信号都是通过双线双向 I2C 总线以串行的方式进行传输。2.3.1特性单电源供电 PCF8591的操作电压范围2.5V-6V 低待机电流 通过I2C总线串行输入/输出 PCF8591通过 3个硬件地址引脚寻址PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 4个模拟输入可编程为单端型或差分输入 自动增量频道选择PCF8591的模拟电压范围从VSS 到VDD PCF8591内置跟踪保持电路8-bit逐次逼近A/D转换器 通过1路模拟输出实现DAC增益 2.3.2功能描述 1 模块芯片采用PCF8951 2 模块支持外部4路电压输入采集（电压输入范围0-5v） 3 模块集成光敏电阻，可以通过AD采集环境光强精确数值 4 模块集成热敏电阻，可以通过AD采集环境温度精确数值 5 模块集成1 路0-5V 电压输入采集（通过蓝色电位器调节输入电压） 6 模块带电源指示灯（对模块供电后指示灯会亮）7 模块带DA输出指示灯，当模块DA输出接口电压达到一定值,会点亮板上DA输出指示灯，电压越大，指示灯亮度越明显； 8 模块PCB尺寸：3.6cm*2.3cm 9 标准双面板，板厚1.6mm ，布局美观大方，四周设有通孔模块接口说明 本模块左边和右边分别外扩2路排针接口，分别说明如下：左边 AOUT 芯片DA输出接口 AINO 芯片模拟输入接口0 AIN1 芯片模拟输入接口1 AIN2 芯片模拟输入接口2 AIN3 芯片模拟输入接口3右边 SCL IIC时钟接口 接单片机IO口 SDA IIC数字接口 接单片机IO口 GND 模块地 外接地 VCC 电源接口 外接3.3v-5v 2.3.3实物图 图2-4AD器转化实物图2.4MQ-2烟雾传感器2.4.1特性(1)信号输出时，LED会有指示。(2)两路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）(3)TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机） (4)模拟输出05V的电压，检测的浓度越高，输出电压越高。(5)对液化气，天然气，大气颗粒的灵敏度很高、(6)使用寿命长并且可靠(7)快速响应2.4.2实物图 图2-5MQ-2实物图2.5NRF24L01无线传输模块 NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用 FSK 调制，内部集成 NORDIC 自己的Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。 无线通信速度可以达到 2M （bps ）。NORDIC 公司提供通信模块的 GERBER 文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留 5 个 GPIO，1 个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为 MCU 系统构建无线通信功能。 2.5.1功能框图图2-6NRF24L01功能框图 NRF24L0的框图示，从单片机控制的角度来看，我们只需要关注右面的六个控制和数据信号，分别为CSN、SCK、MISO 、MOSI 、IRQ、CE 。 CSN ：芯片的片选线，CSN 为低电平芯片工作。 SCK：芯片控制的时钟线（SPI 时钟） MISO ：芯片控制数据线（Master input slave output ） MOSI ：芯片控制数据线（Master output slave input ） IRQ ：中断信号。无线通信过程中MCU 主要是通过 IRQ 与 NRF24L01 进行通信。 CE ： 芯片的模式控制线。 在 CSN 为低的情况下，CE 协同 NRF24L01 的 CONFIG 寄存器共同决定 NRF24L01 的状态（参照NRF24L01 的状态机）。 对于 NRF24L01的固件编程工作主要是参照NRF24L01的状态机。2.5.2主要状态 (1)Power Down Mode ：掉电模式 (2)Tx Mode ：发射模式 (3)Rx Mode ：接收模式 (4)Standby-1Mode：待机 1 模式 (5)Standby-2 Mode：待机2 模式 2.5.3编程思路 (1）置 CSN 为低，使能芯片，配置芯片各个参数。（过程见3.Tx 与 Rx 的配置过程） 配置参数在 Power Down 状态中完成。 (2）如果是 Tx 模式，填充 Tx FIFO 。 (3）配置完成以后，通过 CE 与 CONFIG 中的 PWR_UP 与 PRIM_RX 参数确定24L0要切换到的状态。 Tx Mode ：PWR_UP=1; PRIM_RX=0; CE=1 (保持超过 10us 就可以) ； Rx Mode: PWR_UP=1; PRIM_RX=1; CE=1; (4)IRQ 引脚会在以下三种情况变低： Tx FIFO 发完并且收到 ACK （使能ACK 情况下） Rx FIFO 收到数据 达到最大重发次数 将 IRQ 接到外部中断输入引脚，通过中断程序进行处理。 Tx 初始化的配置过程 初始化步骤：24L01 相关寄存器1）写Tx 节点的地址 TX_ADDR 2 ）写Rx 节点的地址（主要是为了使能 Auto Ack ） RX_ADDR_P0 3 ）使能AUTO ACK EN_AA4 ）使能PIPE 0 EN_RXADDR5 ）配置自动重发次数SETUP_RETR6 ）选择通信频率RF_CH7 ）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP8 ) 选择通道 0 有效数据宽度Rx_Pw_P09 ）配置24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG 表格2-12Tx初始化的配置过程 RX初始化的配置初始化步骤 24L01 相关寄存器 1）写Rx 节点的地址 RX_ADDR_P0 2）使能AUTO ACK EN_AA3）使能PIPE 0 EN_RXADDR4）选择通信频率 RF_CH5) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P06）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP 7）配置24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG表格2-13R初始化的配置过程状态寄存器STATUS状态寄存器（反应nrf24l01当前工作的各种状态）第七位第六位（RX_DR）第五位（TX_RS）第四位第三位第二位第一位第0位保留（未用）（RX_DR）接受数据中断位。当接收到有效信号后置1（TX_RS）数据发送中断，当数据发送完成后产生中断。如果工作在应发模式下，只有当接受应答信号后此位置1.（MAX_RT）达到最大重发次数，写1清除中断（RX_P_NO）即接受数据通道位。000-101：数据通道号、110：未使用、111：RX_FIFOJ寄存器（TX_FULL）寄存器标记满。1寄存器标记满，0则未满。表格2-14状态寄存器配置寄存器CONFIG配置寄存器（配置NRF24l01的一些工作方式）第7位第6位（MASK_RX_DR）第5位（MASK_TX_DS）第4位（MASK_MAX_RT）第3位（EN_CRC）第2位（CRC0）第1位（PWR_UP）第0位（PRIM_RX）保留未用屏蔽中断TX_DS。1.IEQ引脚不显示RX_RD中断.0：RX+DR中断产生时IRQ电平引脚为低屏蔽中断TX_DS.1：IRQ引脚不显示TX_DS中断。0：中断产生时IRQ为低屏蔽中断MAX_RT。1：IRQ引脚不显示TX_DS中断。 0：max_rt中断产生是IRQ为低CRC使能。如果EN_AA中任意一位为高，EN_CRC强迫为高(CRCO)模式。0-8为CRC校验，1-16位CRC校验上电模式接受发送模式设置表格2-15配置寄存器 2.5.4实物图 图2-7NRF24L01实物图2.6编译环境Keil使用汇编语言或C语言要使用编译器，以便把写好的程序编译为机器码，才能把HEX可执行文件写入单片机内。KEILuVISION是众多单片机应用开发软件中最优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，甚至ARM，它集编辑，编译，仿真等于一体，它的界面和常用的微软VC+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。对于单片机的编程部分，我们使用的是Keil，至于Keil软件的优点与发展历史，请读者自行百度，此处笔者不再赘述。在这里我想讲讲Keil软件的安装与使用。由于Keil是一款收费软件，所以大家下载的一般都会遇到收费的问题。或者说不缴费就无法受用的问题，再次我想讲下注册机的使用。在下载Keil的时候，大家一般也会顺带下载注册机（一般和安装包压缩在一起），这时候，大家按照如下步骤，便可免费试用。 1. 安装Keil C51 V8.16版本，即uV3 2. 打开uVision3，点击File-License Management.，打开License Management窗口，复制右上角的CID 3. 打开注册机， 在CID窗口里填上刚刚复制的CID，其它设置不变 4. 点击Generate生成许可号，复制许可号 5. 将许可号复制到License Management窗口下部的New License ID Code，点击右侧的Add LIC 6. 若上方的Product显示的是PK51 Prof. Developers Kit即注册成功，Support Period为有效期，一般可以到30年左右，若有效期较短，可多次生成许可号重新注册。注册机截图 图2-8KEIL注册机打开界图2-9Keil打开界面新建一个工程并且选择Atmel的AT59c52芯片图2-10Keil选择芯片界面再点击File-New File并且在空开部分写代码，之后保存。3.5整个系统的测试并在LCD查看结果系统执行的流程图液晶显示单片机单片机无线接收无线发送模数转换信号采集接受端发送端图3-1系统发射端流程图图-2系统接受端流程图系统连接实物图 图3-13系统的上位机 图3-14系统下位机上位机：主要是用以采集大气颗粒浓度，并且发射数据下位机：主要是接受数据，并且在LCD1602上显示系统原理图 图3-15下位机的连接图图3-16上位机的连接图常见问题： 不要一次性直接把所有的器件连接好，否则一次性很难出自己想要的结果，所以在连接的时候，必须一个一个模块的测试，在保证每一个模块可以运行之后再按下一个模块。由于整个系统的连线比较多，所以在按线的时候，必须小心自习。对于一些比较容易烧毁的模块，则要预先做好防护措施，比如加上电容，电阻等，最好在测试之前用万用表去测电阻等方法，确保器件的安全。徘千使蕾袍幽剂熄斌啡慕累唯惊怒销守头妨亚葬啦朽恰翰道掩远柞回涌踩养湾扔俞遍捻佣些寐崖咨搐诵苟狈淖