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基于单片机的粉尘监测系统设计与实现

马志刚

【摘要】在煤矿生产中产生大量的粉尘，粉尘不仅给煤矿生产带来巨大的安全问

题，而且还极大的影响了煤矿工人的健康问题.因此防止粉尘危害就成为我国煤矿

生产中面临的重大课题.传统的监测装置受传感器及A/D转换精度的影响监测精度

低，因此采用由新型的GCG1000传感器和AnalogDevicesInc.公司生产的

ADuC834芯片组成的粉尘监测系统，提高了粉尘浓度的测量精度，实现了井下

浓度的高精度测量.

【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》

【年(卷),期】2012(000)006

【总页数】3页(P36-38)

【关键词】粉尘;单片机;A/D转换;显示;ADuC834

【作者】马志刚

【作者单位】山西机电职业技术学院,山西长治046011

【正文语种】中文

【中图分类】TP202

为达到安全生产及保障煤炭生产工人身体健康问题，应该大力降低粉尘浓度。目前

国内外粉尘浓度检测的方法可以大致分为两大类：取样法和非取样法。其中，取样

法是从检测区域中抽出代表性含尘气体送入分析测量系统来测量粉尘的浓度，其特

点在于原理简单、基本，在使用良好的情况下可以得到较为精确的结果，但他的缺

点是，采样时间长，花费成本较大，只能作为定期检测，很难实现实时的在线检测。

另外一种是非取样法，非取样法就是测量时，不用取样，利用粉尘的物理、光学特

性等直接测量粉尘排放浓度及颗粒大小的方法。其中，光散射法是非取样法当中的

比较有效一种，光散射法具有测量速度快，重复性好的特点，适用于在线测量的要

求。因此利用光散射理论的方法已越来越多的应用于测量粉尘的浓度。

一、系统工作原理

系统工作原理框图如图1所示：

图1系统工作原理框图

当含有粉尘的空气经过敏感元件后，形成光电流，经过信号放大电路将其放大，作

为输入信号输入到单片机中，由单片机计算出的相应的结果，并由显示电路显示出

来，同时将其结果通过转换电路，形成相应的电流、频率等信号，控制其相应水阀

等设备的启停。

二、硬件设计

本电路由稳压电路、信号放大电路、控制，报警等电路组成，其具体硬件组成部分

如下：

数据计算转换部分：以ADuC834型单片机为其核心部件。ADuC834为AD公司

生产的一款微处理器，其内部集成2路24位和16位A/D转换，12位D/A转换，

4KB非易失性可擦除数据存储器。由ADuC834将输入的电信号转换为相应的浓

度显示出来并将其转换为相应的电压信号输出。

功率放大部分：功率放大部分由OP07将微弱的信号放大，作为输入端输入到

ADuC834的P1.4引脚。

电流输出部分：由AD694将输出电压转换为4-20mA电流，提供给电动球阀使

用。

V/F转换电路：由LM331AN将输出电压转换为相应的频率输出。

键盘输入部分：本键盘采用4×4的16位外接键盘作为输入，起到参数调整和报

警设定的作用。

三、程序实现功能

（1）控制水阀启停功能：当粉尘浓度达到或超过设定报警浓度时，喇叭开始报警，

同时水阀打开，开始喷雾降尘。

（2）实时显示功能：通过LCD1602显示出当前浓度，并在浓度超限时显示报警

信息。

（3）参数设置功能：利用外接键盘，可以根据现场实际情况，设置报警参数，调

整计算参数，控制水阀的启停。

（4）看门狗功能：看门狗在程序飞跑或死机时,对系统进行复位重新置位,以使系

统恢复正常运行。

（5）数据存储功能：通过ADuC834单片机扩展了4K的EEPROM可以把超出设

定浓度的结果保存在EEPROM里，以供以后调阅。

四、软件部分

ADuC834采用8052内核，编程方式与8052基本一致，软件使用C51来编写程

序，其中包括ADuC834初始化、LCD初始化、键盘输入、实时数据处理部分、

水阀启停控制、通讯程序等几部分。

程序流程如图2所示。

其部分程序如下：

图2程序流程框图

（1）ADuC初始化程序：

voidaduc_init()

{

SF=0x200;

ADC0CO