基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、. .PAGE30 / NUMPAGES372016屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(原創(chuàng) 保證能用)題目:基于單片機(jī)的室環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系名稱：專業(yè)班級(jí)：學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：教師職稱：2016 年 05月 25日摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的提升，生產(chǎn)生活的不斷優(yōu)化，人們的生活水平也在隨之不斷提高，因此人們也開始越來(lái)越重視室環(huán)境發(fā)舒適程度。住宅不僅是家庭團(tuán)聚和生活的場(chǎng)所，而且還是人們生活的重要物質(zhì)保障， HYPERLINK javascript:; 但隨著裝修材料的肆意使用和生活用品的日益廣泛，居住環(huán)境的隱患大幅度提高，室環(huán)境污染已成為嚴(yán)重影響現(xiàn)代人類健康的殺手之一，嚴(yán)重影響著人們的生產(chǎn)生活

2、。因此尤為重要的便是室環(huán)境的監(jiān)測(cè)，不僅要靈敏的檢測(cè)出各種有害氣體的濃度大小，也要具有報(bào)警功能，可以時(shí)刻提醒危險(xiǎn)。當(dāng)下市面上也有很多監(jiān)測(cè)室環(huán)境的裝置儀器，但其大部分價(jià)格偏高而且功能相對(duì)單一局限，因此非常需要能夠綜合監(jiān)測(cè)室溫濕度和有害氣體的智能系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了如下幾方面的功能：1將單片機(jī)和溫濕度、氣體傳感器相連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集和讀取室溫濕度值以與監(jiān)測(cè)氣體濃度，達(dá)到預(yù)期效果。2利用LCD完成了顯示電路的設(shè)計(jì)。3利用蜂鳴器報(bào)警功能，當(dāng)氣體濃度值和溫濕度值超過(guò)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能。4當(dāng)溫濕度超限時(shí)，LCD顯示器可以立即提示并結(jié)合發(fā)光二極管報(bào)警，當(dāng)氣體濃度超限時(shí)采用發(fā)光二極管報(bào)警。關(guān)鍵

3、詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；聲光報(bào)警；LCD顯示電路；室環(huán)境監(jiān)測(cè)Title The design of indoor environmental intelligent monitoring system based on the Single Chip MicrocomputerAbstractWith the development of society, the improvement of science and technology, the continuousoptimization of production and life, peoples living standards have be

4、en improved, so people have begun to pay more attention to the indoor environment. Residence is not only the place of family party and life, but also an important material guarantee of peoples lives.But with the wanton use of decoration materials and daily necessities, the hidden danger of the livin

5、g environment is greatly improved.Indoor environment pollution has become one of the serious killer on the modern human health, impacting on peoples production and life. Therefore, it is particularly important to monitor the indoor environment, not only to be sensitive to detect the concentration of

6、 harmful gases, but also with alarm function, it can always remind the danger. At present on the market also has a lot of indoor environmental monitoring instrumentation, but most of its high price and function relative to a single limited. Therefore there is a great need for comprehensive monitorin

7、g of indoor temperature and humidity and harmful gasintelligent system.This design mainly uses the following several aspects of the function:1 The single chip microcomputer and the temperature and humidity, gas sensor are connected to achieve real-time collection and reading room temperature and hum

8、idity values as well as monitoring the gas concentration, to achieve the desired results.2 The design of display circuit is completed by using LCD.3Using buzzer alarm function, when the gas concentration and temperature and humidity value exceeds the set standard value, realize the automatic alarm f

9、unction.4 When the temperature and humidity are out of limit, the LCD monitor can prompt and combined with the light emitting diode warning, when the gas concentration exceeds the limit, the light emitting diode is used to alarm.Key words:MCU; Sound and light alarm; LCD; Indoor environment monitorin

10、g目 次TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc452048659 1 緒論 PAGEREF _Toc452048659 h 1 HYPERLINK l _Toc452048660 1.1 研究背景 PAGEREF _Toc452048660 h 1 HYPERLINK l _Toc452048661 1.2 室環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc452048661 h 1 HYPERLINK l _Toc452048662 1.3設(shè)計(jì)目的與容 PAGEREF _Toc452048662 h 2 HYPERLINK l _Toc452048663 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

11、論證以與總體框架設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048663 h 3 HYPERLINK l _Toc452048664 2.1 設(shè)計(jì)方案論證 PAGEREF _Toc452048664 h 3 HYPERLINK l _Toc452048665 2.1.1 單片機(jī)模塊的選擇與論證 PAGEREF _Toc452048665 h 3 HYPERLINK l _Toc452048666 2.1.2 溫濕度監(jiān)測(cè)模塊選擇與論證 PAGEREF _Toc452048666 h 3 HYPERLINK l _Toc452048667 2.1.3 煤氣監(jiān)測(cè)選擇與論證 PAGEREF _Toc45204

12、8667 h 4 HYPERLINK l _Toc452048668 2.2 總體硬件電路框架 PAGEREF _Toc452048668 h 4 HYPERLINK l _Toc452048669 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與連接 PAGEREF _Toc452048669 h 6 HYPERLINK l _Toc452048670 3.1 溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048670 h 6 HYPERLINK l _Toc452048671 3.2 A/D 轉(zhuǎn)換器 PAGEREF _Toc452048671 h 7 HYPERLINK l _Toc452048672 3.3 燃?xì)?/p>

13、監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048672 h 7 HYPERLINK l _Toc452048673 3.3.1 MQ-5 傳感器 PAGEREF _Toc452048673 h 7 HYPERLINK l _Toc452048674 3.3.2 燃?xì)獗O(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048674 h 9 HYPERLINK l _Toc452048675 3.4 AT89S52 單片機(jī)時(shí)鐘電路 PAGEREF _Toc452048675 h 9 HYPERLINK l _Toc452048676 3.5 AT89S52單片機(jī)復(fù)位電路 PAGEREF _Toc4520

14、48676 h 10 HYPERLINK l _Toc452048677 3.6 顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048677 h 10 HYPERLINK l _Toc452048678 3.7 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048678 h 11 HYPERLINK l _Toc452048679 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc452048679 h 12 HYPERLINK l _Toc452048680 4.1 編程語(yǔ)言選擇 PAGEREF _Toc452048680 h 12 HYPERLINK l _Toc452048681 4.2 程序設(shè)計(jì)流

15、程 PAGEREF _Toc452048681 h 12 HYPERLINK l _Toc452048682 4.2.1 溫濕度測(cè)量模塊 PAGEREF _Toc452048682 h 12 HYPERLINK l _Toc452048683 4.2.2 燃?xì)獗O(jiān)測(cè)模塊 PAGEREF _Toc452048683 h 13 HYPERLINK l _Toc452048684 5 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc452048684 h 15 HYPERLINK l _Toc452048685 總結(jié) PAGEREF _Toc452048685 h 17 HYPERLINK l _Toc452048

16、686 致 PAGEREF _Toc452048686 h 18 HYPERLINK l _Toc452048687 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc452048687 h 19 HYPERLINK l _Toc452048688 附錄一 PAGEREF _Toc452048688 h 20 HYPERLINK l _Toc452048689 附錄二 PAGEREF _Toc452048689 h 211 緒論1.1 研究背景隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的提升，生產(chǎn)生活的不斷優(yōu)化，人們的生活水平也在隨之不斷提高，因此人們也開始越來(lái)越重視室環(huán)境發(fā)舒適程度。住宅是人們生活的重要物質(zhì)保障，也是家庭團(tuán)聚

17、和生產(chǎn)生活的場(chǎng)所，人們的身體是否良好和室環(huán)境的質(zhì)量有著密不可分的關(guān)系。溫濕度在不同季節(jié)的變化也會(huì)影響到人體的健康。一年中每個(gè)季節(jié)的溫、濕度都會(huì)變化，隨著溫、濕度變化頻率不一或多或少都會(huì)對(duì)人們的身體健康有一定的影響。美國(guó)研究人員調(diào)查表明：適合人體健康溫度的圍是18.523.6，健康濕度圍是4565RH，如果在這種室環(huán)境的情況下生活人體細(xì)胞活躍度會(huì)有一定的上升，與受到污染的環(huán)境相比它還使人精神愉悅，人體壽命更長(zhǎng)久一些。每當(dāng)空氣的濕度低于42.6%RH的時(shí)候，人體的支氣管和粘膜組織細(xì)胞的新代會(huì)減緩，對(duì)人們的生命安全造成巨大威脅。當(dāng)空氣的濕度超過(guò)63.7%RH時(shí)，人體部會(huì)分泌過(guò)多的松果激素，從而抑制體

18、的生長(zhǎng)激素和甲狀腺激素的分泌，使得受體蛋白減少，調(diào)節(jié)作用紊亂，與此同時(shí)，人就會(huì)感到精神不振，渾身乏力。由此可見(jiàn)，室環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的研究具有重要的意義。1.2 室環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀在國(guó)，我國(guó)正處于社會(huì)主義發(fā)展階段，各方面實(shí)力還有欠缺，基于我國(guó)目前狀況在我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究進(jìn)程緩慢，監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還是比較落后，還沒(méi)有達(dá)到監(jiān)測(cè)智能化的水平。就我國(guó)目前情況來(lái)講，對(duì)室環(huán)境監(jiān)測(cè)的儀器還需繼續(xù)完善。這些系統(tǒng)大多數(shù)都是以單片機(jī)為主要模板進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的檢測(cè)功能。但是隨著時(shí)代的發(fā)展和人們?cè)谥黧w思維模式上的日益重視，我國(guó)對(duì)有很多研究人員對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究，研究成果也將會(huì)持續(xù)發(fā)展。在國(guó)

19、外，由于社會(huì)發(fā)展快、具有相對(duì)發(fā)達(dá)的環(huán)境檢測(cè)技術(shù)，科研成果相對(duì)成熟，所以相關(guān)儀器在研發(fā)上得到重視，在使用上都得到廣泛傳播。雖然我國(guó)對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究起步晚，室檢測(cè)技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，仍相對(duì)落后，差距依舊很大，在傳感器方面，還不能實(shí)現(xiàn)智能化，其產(chǎn)品還沒(méi)有得到大量使用，但向發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)的精神是一直以來(lái)不可動(dòng)搖的，很多廠家或者研究所都在學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方案。綜上所述，此設(shè)計(jì)所研究的容有很大的理論意義和重要的實(shí)際使用價(jià)值。1.3 設(shè)計(jì)目的與容通過(guò)研究人員的不斷努力，已經(jīng)研發(fā)出一些可用于檢測(cè)的產(chǎn)品，但該產(chǎn)品在市場(chǎng)上的占有率只是一小部分，其多數(shù)價(jià)格偏高，而且也只能檢測(cè)空氣中部分成份，

20、功能種類相對(duì)局限單一。因此根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，非常需要能夠綜合監(jiān)測(cè)室有害氣體和溫濕度的智能系統(tǒng)來(lái)保障人們的生活環(huán)境，從而有助于提高人們的生活質(zhì)量。本設(shè)計(jì)的最終要實(shí)現(xiàn)的是適合家用的實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中有害氣體成份、濕、溫度在空氣中的占有量的多功能監(jiān)測(cè)儀器，還要達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的效果，這對(duì)我們的要求比較嚴(yán)格，并且要達(dá)到操作簡(jiǎn)單方便、價(jià)格低廉的目的。本設(shè)計(jì)采用了報(bào)警模塊和LCD顯示模塊等，把室檢測(cè)功能和環(huán)境質(zhì)量控制有機(jī)的結(jié)合在一起，以單片機(jī)和多種傳感器為主體實(shí)現(xiàn)智能控制，從一定程度上增加了人體安全指數(shù)。該設(shè)計(jì)主要完成的設(shè)計(jì)容如下: （1）溫濕度模塊：采用 DHT11 傳感器，該傳感器將數(shù)字采集技術(shù)和信號(hào)處理功能結(jié)合

21、在一起，很大程度上提高了它的工作效率，并且也是產(chǎn)品走向智能化的重要標(biāo)志。我們還采用 LCD 顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路顯示模塊與溫、濕度模塊設(shè)計(jì)。 （2）報(bào)警模塊：采用外接蜂鳴器的方法，當(dāng)檢測(cè)值超限時(shí)，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警的功能。 （3）檢測(cè)模塊：將單片機(jī)和溫濕度、氣體傳感器相連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集和讀取室溫濕度值以與監(jiān)測(cè)氣體濃度。該模塊的實(shí)現(xiàn)意味著在室威脅人們身體健康狀況的因素降低了許多。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證以與總體框架設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案論證2.1.1 單片機(jī)模塊的選擇與論證方案一：選用 AT89C51 為主控芯片，它是具有低電壓的一種帶4K HYPERLINK :/baike.baidu /view/604

22、08.htm t _blank 字節(jié)FLASH HYPERLINK :/baike.baidu /view/87697.htm t _blank 存儲(chǔ)器的高性能CMOS8位微處理器，具有可編程與可擦除的功能。在存儲(chǔ)器中還能將三級(jí)程序快速鎖定，32個(gè)I/O接口，可適用于串行通道模式，兩個(gè)16位定時(shí)器和一樣數(shù)量的計(jì)數(shù)器，128*8位部RAM，功率消耗低和掉電特有模式，5個(gè)中斷控制源，片包含振蕩器和發(fā)出脈沖的時(shí)鐘電路。方案二：選用 AT89S52 為主控芯片，它是一種具有8K系統(tǒng)可編程Flash HYPERLINK :/baike.baidu /view/87697.htm t _blank 存儲(chǔ)器

23、的低功耗、高性能 HYPERLINK :/baike.baidu /view/22318.htm t _blank CMOS8位微控制器。其中包括32位I/O口線，看門狗定時(shí)器已達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，具有256字節(jié) RAM ，三個(gè)計(jì)數(shù)器和一樣數(shù)量的16位定時(shí)器，還有2個(gè)數(shù)據(jù)指針。AT89S52還能降低到0Hz狀態(tài)下進(jìn)行編程，可提供2種軟件都能在該單片機(jī)執(zhí)行節(jié)電模式操作。當(dāng)CPU處于空閑操作狀態(tài)時(shí)，它是不運(yùn)行的，但支持RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷還能持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)單片機(jī)處在掉電模式時(shí)，RAM的部數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，振蕩器停止工作， 單片機(jī)全部的功能均處于睡眠狀態(tài)，一直等到下一個(gè)中斷信號(hào)到來(lái)或者復(fù)位命令執(zhí)行，

24、單片機(jī)才開始在次工作。通過(guò)兩種單片機(jī)的對(duì)比： AT89S52不僅能夠用于ISP在線路功能還可用于并行編程，相比較來(lái)講AT89C51只能用于并行編程。在計(jì)算速度方面，AT89C51的運(yùn)行頻率只有24MHz，而AT89S52極限運(yùn)行頻率可達(dá)33MHz。從輸出編程電壓的情況可以看出，AT89S52僅僅為4-5V，而AT89C51不止要支持正常運(yùn)行工作5V還需要Vpp供電12V。 所以選用AT89S52單片機(jī)。2.1.2 溫濕度監(jiān)測(cè)模塊選擇與論證方案一：采用獨(dú)立元器件連接電路。把溫度傳感器LTC2996與濕度傳感器TC623CEOA一起連接到單片機(jī)上，從單片機(jī)顯示模塊上讀取參數(shù)數(shù)值后送入顯示電路。采用

25、這種方法組成的電路很麻煩，編程比較困難，并且許多元器件在焊接的過(guò)程中操作容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，調(diào)試起來(lái)更復(fù)雜一些，與此同時(shí)大大提高了連接電路的成本。方案二：采用由數(shù)字采集技術(shù)和溫度傳感器技術(shù)組成的溫濕度傳感器DHT11連接電路。它具有較好的實(shí)用性和穩(wěn)固性，有效的溫度圍是 050，測(cè)量準(zhǔn)確度是5%，濕度的圍是 20%RH90%RH，非常符合系統(tǒng)的需要。DHT11的信號(hào)傳輸距離至少20m，是用單總線數(shù)據(jù)傳輸，有利于各種 MCU 進(jìn)行連接。它的電壓圍僅有 3.35.5V DC，分辨率為濕度1%RH，溫度1，具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，完全互換和超低能耗等功能。綜上所述，方案二不僅操作簡(jiǎn)單，成本低，而且大大降低了外界對(duì)

26、系統(tǒng)的干擾，并且測(cè)量精度較高。數(shù)字傳感器的本質(zhì)上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的程序，并減少了利用空間。可從單片機(jī)上直接讀取經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器信號(hào)轉(zhuǎn)變輸出的數(shù)字信號(hào)。因此經(jīng)過(guò)分析比較，采用第二種方案。2.1.3 煤氣監(jiān)測(cè)選擇與論證方案一：選用催化燃燒式傳感器。它是將空氣中可燃?xì)怏w經(jīng)過(guò)傳感器的催化燃燒作用檢測(cè)它在空氣中所占比例濃度是否達(dá)到爆炸燃點(diǎn)。該傳感器是學(xué)反應(yīng)讓金屬表面電阻率發(fā)生改變從而構(gòu)成惠斯登檢測(cè)橋路。當(dāng)空氣中含有可燃性氣體接觸到檢測(cè)元件上時(shí)，該氣體快速無(wú)焰燃燒，并產(chǎn)生熱量，隨熱量的增加金屬表面的電阻值逐漸增大，從電橋上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)強(qiáng)弱與檢測(cè)到的可燃?xì)怏w濃度成正比。它的優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)定性好、反應(yīng)

27、時(shí)間短、靈敏度高、錯(cuò)誤率低、可控性能強(qiáng)、使用時(shí)間約為3年。方案二：選用氣體傳感器MQ-5連接電路。它選擇的材料是電阻較大的SnO2，其工作原理為可燃?xì)怏w在SnO2表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使電阻跟隨其發(fā)生變化，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的。SnO2 傳感器之所以能夠被很多科學(xué)研究人員所重視原因在于它在低溫的環(huán)境下能夠運(yùn)行、性能相對(duì)比較穩(wěn)定、檢測(cè)圍比較廣泛等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)兩種方案對(duì)比，可燃?xì)怏w傳感器 MQ-5操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、更適用于家用。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體式傳感器MQ-5。2.2 總體硬件電路框架該系統(tǒng)是以AT89S52單片機(jī)為核心，通過(guò)連接A/D模塊，作用于溫濕度傳感器的信號(hào)處理模塊，溫濕度

28、的自動(dòng)報(bào)警功能， LCD1602顯示與單片機(jī)控制等部分，達(dá)到預(yù)期的效果。通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)室的可燃?xì)怏w濃度、溫濕度的數(shù)值，并把檢測(cè)的數(shù)據(jù)與設(shè)定好的數(shù)值相比較，若大于預(yù)設(shè)值則報(bào)警模塊啟動(dòng)，若小于預(yù)設(shè)值則不啟動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、可燃?xì)怏w的濃度等數(shù)據(jù)的處理功能，并且和聲報(bào)警系統(tǒng)相連接， 在LCD1602上顯示檢測(cè)的溫濕度數(shù)據(jù)，使得人們能夠與時(shí)處理。流程圖如下圖 2.1 所示：圖2.1 系統(tǒng)流程總圖3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與連接3.1 溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)DHT11是將數(shù)字采集與溫濕度傳感器集成一體、并能夠準(zhǔn)確的將信號(hào)傳輸 給單片機(jī)綜合型傳感器，其技術(shù)參數(shù)如表3.1所示。表3.1 溫濕度傳感器 DHT11 技術(shù)

29、參數(shù)參數(shù)名稱技術(shù)條件參數(shù)名稱技術(shù)條件供電電壓3.3-5.5V DC輸出單總線數(shù)字信號(hào)測(cè)量圍溫度1-50 濕度20-90%RH測(cè)量精度濕度5%RH 溫度2分辨率濕度1%RH，濕度1互換性可完互換長(zhǎng)期穩(wěn)定性1%RH/年此模塊的開發(fā)為人們家庭環(huán)境檢測(cè)提供了重要的保障， 它包含耐用、工作性能穩(wěn)定、供電電壓低等特點(diǎn)。非常便于電路連接的單線制串行接口，持久使用性、超強(qiáng)穩(wěn)定性，讓DHT11適用于各類環(huán)境，在類似的模塊中具有其特有的優(yōu)勢(shì)，它是采用單排引腳封裝技術(shù)。DHT11與AT89S52連線如圖3.1所示。圖3.1 DHT11與AT89S52連線圖3.2 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0832為8位分辨率在其部設(shè)有模

30、/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，另外還有兩個(gè)通道可調(diào)換的特性,分辨等級(jí)很高。工作時(shí)每次模/數(shù)轉(zhuǎn)換間隔只用 32s，大大提高了運(yùn)行效率而且可靠性高。通過(guò)使能端控制DI接口，對(duì)信號(hào)的進(jìn)行處理，從而達(dá)到所需的通道。因此本設(shè)計(jì)將采用具有運(yùn)行效率高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)的轉(zhuǎn)換器ADC0832為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。ADC0832 引腳與單片機(jī)的連接，分別是CS 、CLK、DO、DI。CS 輸入高 電平指令時(shí) A/D 芯片不運(yùn)行，其他端口的電平?jīng)]有限制。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，AT89S52 單片機(jī)才發(fā)出低電平的指令，將 CS 端口與 P10 連接變?yōu)榈碗娖?，并且持續(xù)一段時(shí)間等到電平信號(hào)轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換器芯片才開始信號(hào)轉(zhuǎn)化， 單片機(jī)

31、P12 引腳與 CLK 端相連并發(fā)出時(shí)鐘脈沖指令，DI 端則與單片機(jī) P13 引 腳相連，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)輸入。該連接圖如圖 3.2 所示。圖3.2 ADC0832 與單片機(jī)的連接圖3.3 燃?xì)獗O(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)3.3.1 MQ-5 傳感器MQ-5構(gòu)造主要包括微型AL2O3瓷管、SnO2敏感層和一小塊加熱器。成品氣敏元器件有6個(gè)引腳，它上面有4個(gè)引腳是用來(lái)接收信號(hào)，剩下的 2 個(gè)引腳通過(guò)加熱器輸出電流。MQ-5數(shù)據(jù)如表3.2、表3.3 所示。MQ這類氣體傳感器是由活性很大的金屬經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)得到的其氧化物從而構(gòu)成半導(dǎo)體材料。MQ-5 的電阻變化就是在該過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。在條件允許的情況下，傳感器還可

32、以作為還原物，帶有負(fù)電荷的和此條件下的半導(dǎo)體發(fā)生一般化學(xué)反應(yīng)，使半導(dǎo)體表面的氧氣減少，以至于該導(dǎo)體表面電勢(shì)能減小，從而讓傳感器 的阻值降低。在氣體濃度適當(dāng)?shù)那闆r下，傳感器的電阻值與氣體濃度接近成反比，可用以下公式表示： (3-1)式中：Rs傳感器電阻；A常數(shù)；C氣體濃度；曲線斜率。表3-2 MQ-5 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注VC回路電壓15VAC or DCVH加熱電壓5.00.2VAC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào)RH加熱電阻313PH加熱功耗900mVV表3-3 MQ-5 靈敏度特性符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體電阻10K-60K （1000ppm甲烷）探測(cè)圍： 300-50

33、00ppm 液化氣、天然氣、 煤氣濃度斜率0.6(R1000ppm/R500ppm標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度、濕度202；65%5%RH標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電路Vc:5.0V0.1V VH: 5.0V0.1V 預(yù)熱時(shí)間不少于48小時(shí)3.3.2 燃?xì)獗O(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)MQ-5傳感器接觸到可燃?xì)怏w時(shí)，它會(huì)立刻做出反應(yīng)將可燃?xì)怏w經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大器將信號(hào)放大后傳給A/D轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)經(jīng)過(guò)該轉(zhuǎn)換器把信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后把信號(hào)送入單片機(jī)部，再由單片機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行下一步操作。具體接線如圖 3.3 所示。圖3-3 MQ-5 傳感器與 ADC0832 轉(zhuǎn)換器連接3.4 AT89S52 單片機(jī)時(shí)鐘電路采用外部振蕩方式

34、，將時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)入微處理器部，可以讓AT89S52單片機(jī)的信號(hào)與振蕩器的時(shí)鐘相統(tǒng)一。具體如圖 3.4 所示。圖3.4 時(shí)鐘電路圖3.5 AT89S52單片機(jī)復(fù)位電路不僅振蕩電路與單片機(jī)工作狀態(tài)有關(guān)，復(fù)位引腳同樣影響著單片機(jī)工作的進(jìn) 行。復(fù)位命令就是處理器返回開始狀態(tài)，然后再一次執(zhí)行開始命令。當(dāng) RES 引腳得到處理器輸入低電平的指令時(shí)，該處理器立刻進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，直到下一次 RES 引腳得到處理器輸入的高電平指令，處理器就可以繼續(xù)運(yùn)行。如圖3.5所示。圖3.5單片機(jī)復(fù)位電路3.6 顯示電路設(shè)計(jì)利用單片機(jī)控制LCD1602顯示，通過(guò)按鍵來(lái)控制溫濕度的最高值。如果檢測(cè)到溫濕度發(fā)生變化，LCD顯示器立即

35、做出相應(yīng)變化，以達(dá)到實(shí)時(shí)顯示的目的。電路圖如圖3.6所示。圖3.6 單片機(jī)顯示電路3.7 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)聲報(bào)警功能是由單片機(jī)P1.5引腳控制，蜂鳴器實(shí)現(xiàn)聲報(bào)警功能。由于溫濕度值大于預(yù)設(shè)值，引腳得到高電平信號(hào)，VT 管導(dǎo)通，從而使得蜂鳴器導(dǎo)通。聲光報(bào)警電路圖如圖3.7所示。圖3.7 報(bào)警模塊4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 編程語(yǔ)言選擇C 語(yǔ)言是在國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的編程語(yǔ)言之一，它既可以直接對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生 控制作用，又涵蓋了編程語(yǔ)言的大部分優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)豐富多變，運(yùn)用起來(lái)更加便 捷，語(yǔ)言句式簡(jiǎn)便，程序構(gòu)造清楚，可用于多種編程平臺(tái)適應(yīng)性更強(qiáng)。 4.2 程序設(shè)計(jì)流程4.2.1 溫濕度測(cè)量模塊與溫濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)相對(duì)

36、應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)軟件模塊，將 DHT11 傳感器感應(yīng)到的 實(shí)測(cè)值，通過(guò)微處理器進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)顯示在數(shù)碼管上。以這個(gè)數(shù)值 和預(yù)設(shè)值相比較，若設(shè)定值在1024攝氏度之間時(shí)不報(bào)警，若在此圍外，則紅 色二極管亮起，報(bào)警電路啟動(dòng)。如果下次監(jiān)測(cè)得到的實(shí)測(cè)值在此圍，則二極 管報(bào)警電路停止工作。 微處理器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，DHT11 從低耗能模式開啟到高速運(yùn)轉(zhuǎn)模式，主控制器完成啟動(dòng)信號(hào)后，溫濕度傳感器發(fā)出 40bit 的數(shù)據(jù)，同時(shí)開啟采集電路，當(dāng) 數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，會(huì)自動(dòng)調(diào)整回到低耗能模式。微處理器和溫濕度傳感器交互中： 總線保持在高電壓位置，主控制器會(huì)將電壓降低以此等候溫濕度傳感器的回響。 如 4.1 所示

37、。圖4.1溫濕度測(cè)量模塊流程圖4.2.2 燃?xì)獗O(jiān)測(cè)模塊如果燃?xì)鉂舛瘸^(guò)預(yù)設(shè)好的值的時(shí)候，微處理器AT89S52通過(guò)CHO引腳將數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量，觸發(fā)光警戒系統(tǒng)當(dāng)燃?xì)鉂舛鹊陀谠O(shè)定的值，光報(bào)警程序停止工作。流程圖如下圖4.2所示。圖4.2 燃?xì)鈾z測(cè)模塊5 系統(tǒng)調(diào)試通過(guò)AT89S52控制、溫濕度傳感器DHT11測(cè)得數(shù)據(jù)，最終在LCD1602顯示器上顯示最終數(shù)值，并且MQ-5傳感器具有檢測(cè)氣體與報(bào)警功能。檢測(cè)數(shù)據(jù)仿真圖，如圖5.1所示。實(shí)物圖，如圖5.2所示（顯示為“RS：25% TEMP：29”）。圖5.1 測(cè)試數(shù)據(jù)圖5.2 實(shí)物圖測(cè)試結(jié)果總 結(jié)隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的提升，生產(chǎn)生活的不斷優(yōu)化，

38、人們的生活水平也在隨之不斷提高，因此人們也開始越來(lái)越重視室環(huán)境發(fā)舒適程度。住宅不僅是家庭團(tuán)聚和生活的場(chǎng)所，而且還是人們生活的重要物質(zhì)保障，人們的身體是否良好和室環(huán)境的質(zhì)量有著不可分割的關(guān)系，我們知道溫濕度和有害氣體濃度是標(biāo)定環(huán)境不可或缺的參數(shù)，對(duì)其準(zhǔn)確的測(cè)量具有重要意義。本文是針對(duì)人們的長(zhǎng)期居住場(chǎng)所或者工作場(chǎng)所的室空氣質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。除了實(shí)現(xiàn)室多種氣體的監(jiān)測(cè)以與溫濕度監(jiān)測(cè)，還具有聲報(bào)警功能。本文綜合利用單片機(jī)、傳感器和LCD顯示等方面技術(shù)，完成了各功能的設(shè)計(jì)并系統(tǒng)地介紹了軟硬件的設(shè)計(jì)方法。1本文將單片機(jī)和傳感相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫濕度的采集與讀取功能以與氣體濃度的報(bào)警功能，達(dá)到了預(yù)期檢測(cè)效果。2

39、利用 LCD 數(shù)碼管完成了顯示電路的設(shè)計(jì)。3利用蜂鳴器報(bào)警功能，當(dāng)氣體濃度值和溫濕度值超過(guò)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能。4當(dāng)溫濕度超限時(shí)，LCD顯示器可以立即提示并結(jié)合發(fā)光二極管報(bào)警，當(dāng)氣體濃度超限時(shí)采用發(fā)光二極管報(bào)警。 由于時(shí)間以與條件所限，本設(shè)計(jì)還存在很多不足，當(dāng)然順著這條思路繼續(xù)往下做的話，還可以把智能控制系統(tǒng)做的更加的完善與多功能，并有望實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。在今后的設(shè)計(jì)中，我將會(huì)更加的努力，爭(zhēng)取把設(shè)計(jì)盡可能的最的完美。致 經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的忙碌學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也已接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了許多困難，在此我要感我的指導(dǎo)老師臧義老師給予我的耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，幫助我

40、解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問(wèn)題。還有感我的同學(xué)朋友們，他們給了我許多的鼓勵(lì)和幫助，也讓我的大學(xué)生活充滿了歡聲笑語(yǔ)。如果沒(méi)有他們給予我的幫助，這次畢業(yè)論文將會(huì)變得很困難。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，平常根本不在意的卻恰恰很重要的東西在這個(gè)過(guò)程中讓我重新找回它。例如，Office辦公軟件，必要的畫圖軟件Protus，系統(tǒng)調(diào)試與仿真，硬件設(shè)計(jì)以與電路焊接走線。真的是學(xué)到了很多東西，鍛煉了我的動(dòng)手能力。在此次軟件編程以與硬件設(shè)計(jì)期間，雖然遇到了許許多多的問(wèn)題，焦躁過(guò)也灰心過(guò)，甚至有幾次都失去了耐心，但是我要感自己沒(méi)有因此而變得一蹶不振，反而變得更加的努力，一步一個(gè)腳印去完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，毫無(wú)疑問(wèn)是

41、一次無(wú)與倫比的人生經(jīng)歷。總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程讓我學(xué)到了很多，最重要的是遇到不會(huì)的煩，自暴自棄沒(méi)有用，不要害怕去問(wèn)別人，或者過(guò)于害羞，不敢請(qǐng)教老師。真正的做法是多問(wèn)多學(xué)，多多利用身邊的資源去充實(shí)自己。懂得感恩，加油！參 考 文 獻(xiàn)刑凱基于單片機(jī)的室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用J民族大學(xué)，2014，15（3）：51632 賈勁松室環(huán)境檢測(cè)技術(shù)M：中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2009：363 白志鵬室空氣污染與防治M.：化學(xué)工業(yè)，2006：414 Study on an Agricultural Environment Monitoring Server System using Wireless Sensor N

42、etworksJSensors，2010，10（12）：1111895 王魁漢溫度檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與展望（上）J，基礎(chǔ)自動(dòng)化，1997，62（3）：l36 褚家美無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì)J大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，137 宋小堅(jiān)可燃?xì)怏w傳感器研究進(jìn)展J煤氣與熱力，2010，30（5）：188 羅亞萍基于 AT89C52 單片機(jī)的室有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)J電子技術(shù)2011，21（2）：18219 袁易君基于單片機(jī)室恒溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J現(xiàn)代企業(yè)文化2008，48（9）：464910 許鵬翔基于單片機(jī)的燃?xì)忸A(yù)警設(shè)計(jì)J數(shù)字技術(shù)應(yīng)用2010，21（2）：182111 洪財(cái)單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M工程，2014，89（13）：

43、677112 育才ATME新型AT89S52系列單片機(jī)與其應(yīng)用M：清華大學(xué)，2005：5357 13 俊單片機(jī)原理與實(shí)踐教程M：清華大學(xué)，2011：2814 何欽銘C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)M：高等教育，2008：715 王志宏基于DHT11 的實(shí)驗(yàn)室多點(diǎn)溫濕度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)J電子技術(shù)，2011，81（54）：4221附錄一總電路圖如下：附錄二總程序設(shè)計(jì)，如下：1.主程序：#include #include #include1602.h /采用1602液晶顯示#includedht11.h#define uint unsigned int #define uchar unsigned charuchar i

44、data temp =SD:RS:00% T:00 0; /設(shè)置 的濕度值顯示uchar idata temp_s =RS:00% TEMP:00 0;/實(shí)時(shí)濕度顯示uchar idata wsdisplay= WS Over:0; /溫濕度超載顯示uchar idata ywdisplay= YW Over:0;/煙霧超載濃度顯示uchar idata title0= Welcome To:0;/上電顯示界面uchar idata title1= ZN System 0 ;sbit key3=P30; /功能選擇：進(jìn)行時(shí)間和溫濕度顯示的切換 /sbit sw1=P31; /溫濕度調(diào)節(jié)sbit

45、 sw2=P32; /溫濕度調(diào)節(jié)P25sbit led1=P11;/溫濕度異常指示sbit led2=P12;/煙霧濃度過(guò)高指示sbit baojing=P15;/蜂鳴器報(bào)警sbit yw=P22; /煙霧探頭uchar idata set;/變量定義uchar idata num1;uchar idata getdata=35;uint idata shangxian=85; /濕度上線值設(shè)置uchar idata temp_h,temp_t,fleg;void conv();void key();void kongzhi();void guangming();void ywjiance()

46、;void WSjiance();void autoled();void guangming() led=0; if(ss=0) led=1; void zhuanhuan()/掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 temp6=shangxian/10%10+0 x30; temp7=shangxian%10+0 x30; temp12=getdata/10%10+0 x30; temp13=getdata%10+0 x30; temp14=0 xdf; temp15=C; temp_s3=temp_h/10%10+0 x30; temp_s4=temp_h%10+0 x30; /temp_s3=temp_h/10%

47、10+0 x30; /temp_s4=temp_h%10+0 x30; temp_s12=temp_t/10%10+0 x30; temp_s13=temp_t%10+0 x30; temp_s14=0 xdf; temp_s15=C; void main(void) baojing=1; delay(200);LCD_Initial(); /液晶初始化 GotoXY(0,0); Print(title0); GotoXY(0,1);/顯示起始位置 Y=0,第一行，Y=1 第二行顯示第二行 Print(title1);/ 容 delay(500); clock(); delay(100); w

48、hile(1) EA=1; IT0=1; EX0=1; / IT1=1; / EX1=1; / IP=0 x01;delay(10); ywjiance();WSjiance(); guangming(); autoled();delay(10);RH();temp_t=U8T_data_H;temp_h=U8RH_data_H; zhuanhuan(); key();/ 按鍵檢測(cè) kongzhi(); if(key3=0) delay(10); if(key3=0) Display(); delay(3000); LCD_clear(); GotoXY(0,0);/顯示起始位置 Y=0,第一

49、行，Y=1 第二行/顯示第一行 Print(temp);/ 容 GotoXY(0,1);/顯示起始位置 Y=0,第一行，Y=1 第二行顯示第二行 Print(temp_s);/ 容 delay(1); /getdate= GetADCResult(0)*3.9; void key() /按鍵檢測(cè)程序if(set=0)/上限設(shè)置if(sw1=0) /上限 減功能delay(50); if(sw1=0) if(shangxian0) shangxian-;else( shangxian=255); if(sw2=0) /上限 加功能delay(50);if(sw2=0)if(shangxian=s

50、hangxian)|(temp_t35) /此處 設(shè)定預(yù)設(shè)溫度 GotoXY(0,0); Print(wsdisplay); delay(1000); led1=1; else led1=0; 2.lcd1602.h頭文件#include#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char void delay(uint z) /延時(shí)函數(shù) uint a,b; for(a=z;a0;a-) for(b=120;b0;b-);sbit LcdRs= P26;sbit LcdRw= P25;sbit LcdEn = P27;sf

51、r DBPort = 0 x80; /端口定義,LcdRs就代表P10口,以下同./P0=0 x80,P1=0 x90,P2=0 xA0,P3=0 xB0.數(shù)據(jù)端口unsigned char LCD_Wait(void) /部等待函數(shù),LCD的顯示需要一定的延遲時(shí)間.LcdRs=0;LcdRw=1;_nop_();LcdEn=1;_nop_(); LcdEn=0;return DBPort;/向LCD寫入命令或數(shù)據(jù)#define LCD_COMMAND 0 / Command#define LCD_DATA 1 / Data#define LCD_CLEAR_SCREEN0 x01 / 清屏#

52、define LCD_HOMING 0 x02 / 光標(biāo)返回原點(diǎn)void LCD_Write(bit style, unsigned char input) /LCD寫入子函數(shù),形參為數(shù)據(jù)類型和無(wú)符號(hào)字符型輸入.LcdEn=0; LcdRs=style; /數(shù)據(jù)類型傳遞給LcdRSLcdRw=0;_nop_();DBPort=input;_nop_();/寫入的數(shù)據(jù)傳遞給DBPortLcdEn=1;_nop_();/注意順序LcdEn=0;_nop_();LCD_Wait(); /調(diào)用部等待函數(shù)./設(shè)置顯示模式*#define LCD_SHOW0 x04 /顯示開#define LCD_HID

53、E0 x00 /顯示關(guān) #define LCD_CURSOR0 x02 /顯示光標(biāo)#define LCD_NO_CURSOR0 x00 /無(wú)光標(biāo) #define LCD_FLASH0 x01 /光標(biāo)閃動(dòng)#define LCD_NO_FLASH0 x00 /光標(biāo)不閃動(dòng)void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode) /LCD顯示設(shè)置子函數(shù)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0 x08|DisplayMode);/設(shè)置輸入模式*#define LCD_AC_UP0 x02#define LCD_AC_DOWN0 x00 / default#de

54、fine LCD_MOVE0 x01 / 畫面可平移#define LCD_NO_MOVE0 x00 /defaultvoid LCD_SetInput(unsigned char InputMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0 x04|InputMode);/初始化LCD*void LCD_Initial() /初始化函數(shù).LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x38); /8位數(shù)據(jù)端口,2行顯示,5*7點(diǎn)陣delay(5);LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x38);delay(5);LCD_SetDisplay(LCD_SHO

55、W|LCD_NO_CURSOR); /開啟顯示, 無(wú)光標(biāo)delay(5);LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); /清屏delay(5);LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); /AC遞增, 畫面不動(dòng)delay(5);void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y) /液晶字符輸入的位置if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x80|x);if(y=1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x80|(x-0 x40);void Print(uns

56、igned char *str)/將字符輸出到液晶顯示while(*str!=0)LCD_Write(LCD_DATA,*str);str+;delay(1);3.DHT11.h頭文件#include #include typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 無(wú)符號(hào)8位整型變量 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符號(hào)8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 無(wú)符號(hào)16位整型變量 */typedef signed int S16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符號(hào)16位整型變量 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 無(wú)符號(hào)32位整型變量 */typedef signed long S32; /* defined for sign