基于pic芯片的壁挂式空气质量监测系统
技术领域
1.本实用新型涉及空气质量信息采集和处理设备，尤其涉及一种基于pic芯片的壁挂式空气质量监测系统，属于计算机技术领域。
背景技术：
2.随着技术的发展，单片机已从过去老式的intel8031、8096、8098系列逐步发展到后来新式的stm系列和pic系列，由于stm系列和pic系列的单片机集成度更高，功能更强大，内部模数转换或计数通道较多，所以在工业生产、农业监控、远程监测、自动控制、智能仪器和家用电器等方面迅速得到广泛应用，其中，因pic系列单片机的体积更小，价格更便宜，获得众多技术人员的青睐。pic单片机也称pic微控器或pic微控芯片，有多种型号和多种封装形式，特别适合于家用电器的触控屏、信息的采集和处理以及小型仪器仪表中。pic内部集成了多路采样电路、多路模数转换电路、多路计数器、串行通信电路、脉宽控制器、存储器、运算器和控制器等，功能远超老式的intel8031单片机，目前，关于pic微控芯片的应用已有许多论文和专利。
3.在pic微控芯片为核心的壁挂式多通道空气质量信息采集与处理系统中，有些现有技术中的传感器布局有点不合理，例如：个别案例将传感器直接置于系统的电路板上，这样，电路板上的发热器件会影响到传感器周边的空气温度、空气湿度和大气压力，影响到检测的准确性。还有一些案例虽然将传感器与系统主板分开，单独置于传感器的暗盒中，但部分暗盒的通气口布局不够合理，有的通气效果较差，有的空气不能循环，暗盒中的空气不能及时更新，盒内的空气质量不能代表盒外的空气质量，从而产生一点测量误差。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的在于提供一种暗盒结构比较合理，传感器附近的通气效果较好，基于pic芯片的壁挂式空气质量监测系统。
5.本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：所述系统包括pic、壳体1、面框2、底部进气口3、隔架4、套座5、粒子传感器6、压力传感器7、温度传感器8、湿度传感器9、气敏传感器10、导流板11、出气口12、lcd、背光片14、排线一15、液晶板排插16、排线二17、主板排插18、主板19、侧面进气口20、电池盒21、卡簧22、稳压芯片23和驱动芯片24。
6.壳体1内设有垂直的隔架4，隔架4将壳体1内腔分割成两个区域，分别为传感区和电路区，传感区的面积较小，电路区的面积较大，两个区的顶部空间互相联通，隔架4上设有五个套座5，由上而下的四个套座5内分别嵌入气敏传感器10、湿度传感器9、温度传感器8和压力传感器7，四个传感器的传感面均朝传感区方向，最下面的套座5穿入粒子传感器6的引线，粒子传感器6置于传感区底部的托架上，粒子传感器6的进气口朝下，出气口朝上。粒子传感器6下方的壳体1上设有底部进气口3，隔架4上方的壳体1上即传感区和电路区的联通处上方设有出气口12，传感区的壳体1侧壁上设有两块大小不同的弧形导流板11，下方的导流板较小，上方的导流板较大。
7.电路区的壳体1侧壁上设有侧面进气口20，底部进气口3、出气口12和侧面进气口20均设为网孔区，其由若干细孔阵列组成，电路区内设有主板19，主板19上设有主板排插18、稳压芯片23、驱动芯片24、pic25和电阻r，壳体1的面向观察者方向的沿口设有面框2，面框2内嵌有背光片14和lcd，背光片14为led型，pic25的型号为pic16f1933，驱动芯片24的型号为ht1621b，稳压芯片23的型号为lm7805。
8.pic的内部存储器中烧录各传感器所需的信号采集、信号处理、液晶板驱动等软件模块，各传感器的信号经pic微控芯片的采集和处理后，通过lcd驱动芯片的驱动由led显示屏显示，lcd上可同时显示灰尘粒子数量、大气压力大小、温度高低、湿度大小和空气质量好坏的信息或数据。
9.由于采用上述技术方案，本实用新型所具有的优点和积极效果是：传感器暗盒通气口的设置较为合理，盒内空气流通效果较好，外部空气能及时进入盒内，盒内与盒外的空气质量基本一样，传感器的测量误差相对较小。
附图说明
10.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，本实用新型有如下4幅附图：
11.图1是本系统的结构示意图；
12.图2是本系统电路部分的组成框图；
13.图3是本系统电路部分的原理图；
14.图4是面框和lcd的示意图。
15.附图中所标各数字分别表示如下：
16.1.壳体，2.面框，3.底部进气口，4.隔架，5.套座，6.粒子传感器，7.压力传感器，8.温度传感器，9.湿度传感器，10.气敏传感器，11.导流板，12.出气口，13.lcd，14.背光片，15.排线一，16.液晶板排插，17.排线二，18.主板排插，19.主板，20.侧面进气口，21.电池盒，22.卡簧，23.稳压芯片，24.驱动芯片，25.pic，26.电池组，c.电容，r.电阻。
具体实施方式
17.根据图1至图3，所述系统包括pic、壳体1、面框2、底部进气口3、隔架4、套座5、粒子传感器6、压力传感器7、温度传感器8、湿度传感器9、气敏传感器10、导流板11、出气口12、lcd13、背光片14、排线一15、液晶板排插16、排线二17、主板排插18、主板19、侧面进气口20、电池盒21、卡簧22、稳压芯片23、驱动芯片24、电容c和电阻r。
18.壳体1内设有垂直的隔架4，隔架4将壳体1内腔分割成两部分，分别为传感区和电路区，传感区的面积较小，电路区的面积较大，两个区的顶部空间互相联通，隔架4上设有五个套座5，由上而下的四个套座5内分别嵌入气敏传感器10、湿度传感器9、温度传感器8和压力传感器7，四个传感器的传感面均朝传感区方向，最下面的套座5用于穿粒子传感器6的引线，粒子传感器6置于传感区底部的托架上，粒子传感器6的进气口朝下，出气口朝上。粒子传感器6下方的壳体1上设有底部进气口3，隔架4上方的壳体1上即传感区和电路区的联通处上方设有出气口12，传感区的壳体1侧壁上设有两块大小不同的弧形导流板11，下方的导流板较小，上方的导流板较大。
19.电路区的壳体1侧壁上设有侧面进气口20，底部进气口3、出气口12和侧面进气口
20均设为网孔区，其由若干细孔阵列组成，电路区的底部设有电池盒21，电池盒21内装有电池组26。电路区内设有主板19，主板19上设有主板排插18、稳压芯片23、驱动芯片24、pic25、电阻r和两只电容c，壳体1的面向观察者方向的沿口设有面框2，面框2在壳体1沿口的四周向外凸出，面框2内侧的沿口设有凹形的台阶以便嵌入背光片14和lcd13，背光片14置于lcd的后面，即lcd靠近观察者，背光片14远离观察者，背光片14为led型，其正极与电源+连接，led的负极通过电阻r限流后与电路板的接地端连接，电阻r用来调整lcd的显示亮度，阻值越小，lcd上的字符越亮，即背光片点亮后可看清液晶片上的数字和符号。
20.根据图2和图3，气敏传感器10即mq的两个平衡输出端分别与pic25的ra0/an0和ra1端连接，湿度传感器9即hum的输出端与pic25的ra2/an2端连接，温度传感器8即tem的输出端与pic25的ra3/an3端连接，压力传感器7即pre的输出端与pic25的rb0/an12端连接，粒子传感器6即dsm的输出端与pic25的rb5/an13端连接。粒子传感器dsm可以是普通尘埃传感器或pm2.5粒子传感器，气敏传感器mq可以是烟雾传感器、甲醛传感器或二氧化碳传感器，具体要求可根据用户需求定制。
21.pic25的ra4/ccp4端与驱动芯片24的data端连接，pic25的ra5/an4端与驱动芯片24的wr低电平有效端连接，pic25的ra7/clkin端与驱动芯片24的cs低电平有效端连接。
22.驱动芯片24的公共端com0-3通过主板排插18、排线一15和液晶板排插16分别与lcd的com0-3端连接，驱动芯片24的段选端seg0-22通过主板排插18、排线一15和液晶板排插16分别与lcd的seg0-22端连接，pic25的型号为pic16f1933，驱动芯片24的型号为ht1621b，稳压芯片23的型号为lm7805，两只电容c中的一只用于稳压前的滤波，即对电池组的滤波，另一只用于稳压后的滤波，即对芯片电压vcc的滤波。
23.本系统工作时，由于稳压芯片23和部分器件会发热，利用其热量，电路区的空气被加热，依据热空气上升原理，电路区的热空气从出气口12排出，外部的冷空气由侧面进气口20补充进电路区，形成电路区的空气流通。在热空气从出气口12排出的同时，热空气在出气口12处形成负压，传感区内的空气被吸出或带出壳体1外，外部的空气由底部进气口3替换进传感区，形成传感区的空气流通，盒内空气与盒外空气的质量基本相同，在导流板11的作用下，气流在传感区内弯曲，朝上方四只传感器的表面倾斜，彻底清除传感器表面的陈旧空气，传感器所测量到的数据更加准确。
24.本pic的内部存储器中至少烧录各传感器所需的信号采集、信号处理、液晶板驱动等软件模块，各传感器的信号经pic的采集和处理后，通过驱动芯片的驱动由液晶屏显示，lcd上可同时显示出灰尘粒子数量、大气压力大小、温度高低、湿度大小和空气质量好坏的信息或数据，本系统主要适于挂壁式，可用于教室、病房、仓库和车间内的空气质量检测。
25.pic微控芯片的引脚中，除了电源和接地为独立外，其余各脚均为分时复用，pic引脚的编号、英文缩写、功能名称及pic的详细参数请参见《microchip（微芯）pic16f1933数据手册》，本系统的编程、常用程序和烧录方法请参见《pic微控芯片的c语言编程》，本说明书不再赘述。
26.本系统有4个com端，23个段选端，以便将lcd上的数字和符号分区管理、分区显示、或使相关数字和符号具有动态效果。