51单片机PM2.5+温湿度（程序+原理图+Protel仿真）
一、功能二、模块三、代码程序四、PCB原理图
一、功能
本系统以STC89C52单片机为核心，主要包括传感器温湿度采集，传感器PM2.5采集，LCD液晶显示，声光报警和按键设置等部分。系统通过搭建的传感器元件采集家居中温度、湿度和PM2.5浓度，并实时显示上述采集数据。
二、模块
2.1、PM 2.5模块  模块引脚说明：  采集数据对照： 
2.2、DHT11温湿度传感器：  模块接口说明
 DHT11数据格式：一次完整的数据传输为40bit,高位先出。 数据格式: 8bit湿度整数数据 +8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据 +8bit温度小数数据 +8bit校验和 数据传送正确时校验和数据等于**“ 8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”** 所得结果的末8位。
三、代码程序
#include
#include
#define uchar unsigned char // 以后unsigned char就可以用uchar代替
#define uint unsigned int // 以后unsigned int 就可以用uint 代替
sfr ISP_DATA = 0xe2; // 数据寄存器
sfr ISP_ADDRH = 0xe3; // 地址寄存器高八位
sfr ISP_ADDRL = 0xe4; // 地址寄存器低八位
sfr ISP_CMD = 0xe5; // 命令寄存器
sfr ISP_TRIG = 0xe6; // 命令触发寄存器
sfr ISP_CONTR = 0xe7; // 命令寄存器
sbit LcdRs_P = P1^2; // 1602液晶的RS管脚
sbit LcdRw_P = P1^3; // 1602液晶的RW管脚
sbit LcdEn_P = P1^4; // 1602液晶的EN管脚
sbit KeySet_P = P3^2; // “设置”按键的管脚
sbit KeyDown_P = P3^3; // “减”按键的管脚
sbit KeyUp_P = P3^4; // “加”按键的管脚
sbit Buzzer_P = P1^5; // 蜂鸣器
sbit DHT11_P = P1^1; // 温湿度传感器DHT11数据接入
sbit LedTH_P = P2^0; // 温度过高报警指示灯
sbit LedTL_P = P2^1; // 温度过低报警指示灯
sbit LedHH_P = P2^2; // 湿度过高报警指示灯
sbit LedHL_P = P2^3; // 湿度过低报警指示灯
sbit LedPM_P = P2^4; // PM2.5过高报警指示灯
uchar temp; // 保存温度
uchar humi; // 保存湿度
uint pm; // 保存PM2.5
uchar gIndex=0; // 串口接收索引
uint Value[20]={0}; // 串口数据缓存区
uchar AlarmTL; // 温度下限报警值
uchar AlarmTH; // 温度上限报警值
uchar AlarmHL; // 湿度下限报警值
uchar AlarmHH; // 湿度上限报警值
uint AlarmPM; // PM2.5报警值
/*********************************************************/
// 单片机内部EEPROM不使能
/*********************************************************/
void ISP_Disable()
{
ISP_CONTR = 0;
ISP_ADDRH = 0;
ISP_ADDRL = 0;
}
/*********************************************************/
// 从单片机内部EEPROM读一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
unsigned char EEPROM_Read(unsigned int add)
{
ISP_DATA = 0x00;
ISP_CONTR = 0x83;
ISP_CMD = 0x01;
ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
// 对STC89C51系列来说，每次要写入0x46，再写入0xB9,ISP/IAP才会生效
ISP_TRIG = 0x46;
ISP_TRIG = 0xB9;
_nop_();
ISP_Disable();
return (ISP_DATA);
}
/*********************************************************/
// 往单片机内部EEPROM写一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
void EEPROM_Write(unsigned int add,unsigned char ch)
{
ISP_CONTR = 0x83;
ISP_CMD = 0x02;
ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
ISP_DATA = ch;
ISP_TRIG = 0x46;
ISP_TRIG = 0xB9;
_nop_();
ISP_Disable();
}
/*********************************************************/
// 擦除单片机内部EEPROM的一个扇区
// 写8个扇区中随便一个的地址，便擦除该扇区，写入前要先擦除
/*********************************************************/
void Sector_Erase(unsigned int add)
{
ISP_CONTR = 0x83;
ISP_CMD = 0x03;
ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
ISP_TRIG = 0x46;
ISP_TRIG = 0xB9;
_nop_();
ISP_Disable();
}
/*********************************************************/
// 毫秒级的延时函数，time是要延时的毫秒数
/*********************************************************/
void DelayMs(uint time)
{
uint i,j;
for(i=0;i
bit bit_i;
uchar j;
uchar dat=0;
for(j=0;j
bit_i=1;
while(DHT11_P);
}
else
{
bit_i=0;
}
dat
temp=TemHig; // 将温度的检测结果赋值给全局变量temp
humi=HumiHig; // 将湿度的检测结果赋值给全局变量humi
}
}
/*********************************************************/
// 1602液晶写命令函数，cmd就是要写入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{
LcdRs_P = 0;
LcdRw_P = 0;
LcdEn_P = 0;
P0=cmd;
DelayMs(2);
LcdEn_P = 1;
DelayMs(2);
LcdEn_P = 0;
}
/*********************************************************/
// 1602液晶写数据函数，dat就是要写入的数据
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
LcdRs_P = 1;
LcdRw_P = 0;
LcdEn_P = 0;
P0=dat;
DelayMs(2);
LcdEn_P = 1;
DelayMs(2);
LcdEn_P = 0;
}
/*********************************************************/
// 1602液晶初始化函数
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
LcdWriteCmd(0x38); // 16*2显示，5*7点阵，8位数据口
LcdWriteCmd(0x0C); // 开显示，不显示光标
LcdWriteCmd(0x06); // 地址加1，当写入数据后光标右移
LcdWriteCmd(0x01); // 清屏
}
/*********************************************************/
// 液晶光标定位函数
/*********************************************************/
void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
{
// 第一行
if(line==0)
LcdWriteCmd(0x80+column);
// 第二行
if(line==1)
LcdWriteCmd(0x80+0x40+column);
}
/*********************************************************/
// 液晶输出数字（PM2.5的）
/*********************************************************/
void LcdPrintNum1(uint num)
{
LcdWriteData(num/100+48); // 百位
LcdWriteData(num%100/10+48); // 十位
LcdWriteData(num%10+48); // 个位
}
/*********************************************************/
// 液晶输出数字（温湿度的）
/*********************************************************/
void LcdPrintNum2(uchar num)
{
LcdWriteData(num/10+48); // 十位
LcdWriteData(num%10+48); // 个位
}
/*********************************************************/
// 液晶输出字符串函数
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
while(*str!='\0')
LcdWriteData(*str++);
}
/*********************************************************/
// 液晶显示内容初始化
/*********************************************************/
void LcdShowInit()
{
LcdGotoXY(0,0); // 液晶光标定位到第0行第0列
LcdPrintStr(" PM2.5: ug/m3 "); // 显示内容
LcdGotoXY(1,0); // 液晶光标定位到第1行第0列
LcdPrintStr("T: C H: %RH"); // 显示内容
LcdGotoXY(1,4); // 温度单位摄氏度上面的圆圈符号
LcdWriteData(0xdf);
}
/*********************************************************/
// 串口初始化
/*********************************************************/
void UartInit()
{
SCON = 0x50; // 配置串口寄存器
TMOD = 0x20; // 配置定时器寄存器
TH1 = 0xf4; // 计算波特率的值为2400
TL1 = 0xf4; // 计算波特率的值为2400
EA = 1; // 打开总中断
ES = 1; // 打开串口中断
TR1 = 1; // 启动定时器
}
/*********************************************************/
// 按键扫描
/*********************************************************/
void KeyScanf()
{
if(KeySet_P==0) // 判断设置按键是否被按下
{
EA=0;
/*将液晶显示改为设置温度的页面****************************************************/
LcdWriteCmd(0x01);
LcdGotoXY(0,0);
LcdPrintStr("Temperature Set ");
LcdGotoXY(1,0);
LcdPrintStr(" - C ");
LcdGotoXY(1,10);
LcdWriteData(0xdf);
LcdGotoXY(1,4); // 在液晶上填充温度的下限值
LcdPrintNum2(AlarmTL);
LcdGotoXY(1,7); // 在液晶上填充温度的上限值
LcdPrintNum2(AlarmTH);
LcdGotoXY(1,5); // 光标定位到第1行第5列
LcdWriteCmd(0x0f); // 光标闪烁
DelayMs(10); // 去除按键按下的抖动
while(!KeySet_P); // 等待按键释放
DelayMs(10); // 去除按键松开的抖动
/*设置温度的下限值****************************************************************/
while(KeySet_P) // “设置键”没有被按下，则一直处于温度下限的设置
{
if(KeyDown_P==0) // 判断 “减按键“ 是否被按下
{
if(AlarmTL>0) // 只有当温度下限值大于0时，才能减1
AlarmTL--;
LcdGotoXY(1,4); // 重新刷新显示更改后的温度下限值
LcdPrintNum2(AlarmTL);
LcdGotoXY(1,5); // 重新定位闪烁的光标位置
DelayMs(350); // 延时
}
if(KeyUp_P==0) // 判断 “加按键“ 是否被按下
{
if(AlarmTL
if(AlarmTH>0) // 只有当温度上限值大于0时，才能减1
AlarmTH--;
LcdGotoXY(1,7); // 重新刷新显示更改后的温度上限值
LcdPrintNum2(AlarmTH);
LcdGotoXY(1,8); // 重新定位闪烁的光标位置
DelayMs(350); // 延时
}
if(KeyUp_P==0) // 判断 “加按键“ 是否被按下
{
if(AlarmTH
if(AlarmHL>0) // 只有当湿度下限值大于0时，才能减1
AlarmHL--;
LcdGotoXY(1,4); // 重新刷新显示更改后的湿度下限值
LcdPrintNum2(AlarmHL);
LcdGotoXY(1,5); // 重新定位闪烁的光标位置
DelayMs(350);
}
if(KeyUp_P==0) // 判断 “加按键“ 是否被按下
{
if(AlarmHL
if(AlarmHH>0) // 只有当湿度上限值大于0时，才能减1
AlarmHH--;
LcdGotoXY(1,7); // 重新刷新显示更改后的湿度上限值
LcdPrintNum2(AlarmHH);
LcdGotoXY(1,8); // 重新定位闪烁的光标位置
DelayMs(350);
}
if(KeyUp_P==0) // 判断 “加按键“ 是否被按下
{
if(AlarmHH
if(AlarmPM>1) // 只有gAlarmPM大于1才能减1
AlarmPM--;
LcdGotoXY(1,4); // 液晶光标定位
LcdPrintNum1(AlarmPM); // 刷新改变后的报警值
LcdGotoXY(1,6);
DelayMs(200); // 延时一下
}
if(KeyUp_P==0) // 判断 “加按键“ 是否被按下
{
if(AlarmPM
LedTH_P=0;
LedTL_P=1;
}
else if(temp
LedTH_P=1;
LedTL_P=1;
}
/*湿度*/
if(humi>AlarmHH) // 湿度是否过高
{
LedHH_P=0;
LedHL_P=1;
}
else if(humi
LedHH_P=1;
LedHL_P=1;
}
/*PM2.5*/
if(pm>AlarmPM)
LedPM_P=0;
else
LedPM_P=1;
/*蜂鸣器*/
if((LedHH_P==0)||(LedHL_P==0)||(LedTH_P==0)||(LedTL_P==0)||(LedPM_P==0)) // 蜂鸣器判断，只要至少1个报警灯亮，蜂鸣器就报警
Buzzer_P=0;
else
Buzzer_P=1;
}
/*********************************************************/
// 报警值初始化
/*********************************************************/
void AlarmInit(void)
{
AlarmTL=EEPROM_Read(0x2000); // 从EEPROM的0x2000这个地址读取温度的报警下限
AlarmTH=EEPROM_Read(0x2001); // 从EEPROM的0x2001这个地址读取温度的报警上限
AlarmHL=EEPROM_Read(0x2002); // 从EEPROM的0x2002这个地址读取湿度的报警下限
AlarmHH=EEPROM_Read(0x2003); // 从EEPROM的0x2003这个地址读取湿度的报警上限
AlarmPM=EEPROM_Read(0x2004)*100+EEPROM_Read(0x2005); // 读取PM2.5报警值
if((AlarmTL==0)||(AlarmTL>100)) // 如果温度下限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
AlarmTL=20;
if((AlarmTH==0)||(AlarmTH>100)) // 如果温度上限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
AlarmTH=35;
if((AlarmHL==0)||(AlarmHL>100)) // 如果温度下限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
AlarmHL=40;
if((AlarmHH==0)||(AlarmHH>100)) // 如果温度上限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值
AlarmHH=85;
if((AlarmPM==0)||(AlarmPM>1300)) // 如果读取到的报警值异常，则重新赋值
AlarmPM=200;
}
/*********************************************************/
// 主函数
/*********************************************************/
void main(void)
{
uchar i; // 循环变量
uint ret; // 保存PM2.5测量结果
LcdInit(); // 液晶功能初始化
LcdShowInit(); // 液晶显示初始化
UartInit(); // 串口初始化
AlarmInit(); // 报警值初始化
while(1)
{
/*PM2.5的读取*/
ret=0; // 清零测量结果
for(i=0;i
KeyScanf(); // 按键判断
DelayMs(10);
}
}
}
/*********************************************************/
// 串口中断服务程序
/*********************************************************/
void UartInt(void) interrupt 4
{
uchar VoutH,VoutL;
if(RI==1)
{
RI=0;
if(SBUF==0xAA) // 起始位
{
while(!RI);
VoutH=SBUF; // Vout(H)
RI=0;
while(!RI);
VoutL=SBUF; // Vout(L)
RI=0;
while(!RI); // Vref(H)
RI=0;
while(!RI); // Vref(L)
RI=0;
while(!RI); // 校验位
RI=0;
while(!RI); // 停止位
RI=0;
Value[gIndex]=VoutH*256+VoutL;
gIndex++;
if(gIndex==20)
gIndex=0;
}
}
}
四、PCB原理图
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