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基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計本文檔格式為WORD,感謝你的閱讀。 以AT89S52單片機(jī)為控制核心設(shè)計分析了可 用于對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測和報警的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用傳 感器技術(shù)等單片機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對家居環(huán)境的溫濕度、煤 氣濃度與甲醛濃度的采集、顯示與狀態(tài)報警等功能。文章首 先對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和各模塊功能進(jìn)行了分析，然后從軟件 設(shè)計的角度對各功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了闡述，最后對其應(yīng)用優(yōu)勢 進(jìn)行了總結(jié)。 關(guān)鍵詞 AT89S52；單片機(jī)；室內(nèi)環(huán)境；監(jiān)測；控制 TP274 1671-7597（2014）01-0029-02單片機(jī)具有可編程、損耗低、應(yīng)用場景靈活多變、實(shí) 現(xiàn)功能多樣等特點(diǎn)，以單片機(jī)作為控制核心的控制與監(jiān)測系 統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。隨著生活條件的改善，人們對 家居環(huán)境的需求逐漸提升，為實(shí)時監(jiān)測家居環(huán)境中的空氣質(zhì) 量，及時調(diào)整與控制家居環(huán)境中的溫濕度等，基于單片機(jī)的 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測中獲得了普遍的應(yīng)用。利用單 片機(jī)作為主控核心酒精檢測儀，配合使用多種傳感模塊和數(shù)據(jù)處理模 塊，可以非常高效便捷的對家庭環(huán)境中的溫濕度、氣體等進(jìn) 行數(shù)據(jù)采集與分析，一旦家居環(huán)境出現(xiàn)異常，系統(tǒng)可以及時 報警，若配合使用無線通信技術(shù)和無線通信模塊，還可以實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和控制，使得家居生活逐漸向自動化、智能化方 向發(fā)展。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)該包 括以下幾部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)處理與功能控制、環(huán)境參數(shù)采集與 傳輸、顯示與報警。基于該理念可將整個室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 設(shè)計為如圖1 所示結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖其中，主控制核心部分可以使用AT89S52 單片機(jī)，其 具有8K 的可編程存儲器和256 個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，可使用 的輸入輸出端口為32 位，該單片機(jī)還具有3 個定時/計數(shù) 器，可通過中斷的方式實(shí)現(xiàn)高級中斷行為的處理，能夠滿足 監(jiān)測系統(tǒng)的控制與管理需求。溫濕度檢測模塊可以使用DHT11 傳感器，該傳感器可以將采集到的溫度和濕度模擬信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸與處理，具有穩(wěn)定性高、可靠性高等特 點(diǎn)。其可辨別的溫度范圍為0 到50，分辨率為1，濕度 范圍為20%到90%，分辨率為1%RH，可滿足應(yīng)用需求。煤氣檢 測與傳感模塊可以使用MQ-5 半導(dǎo)體式氣體傳感器。甲醛檢測 模塊可以使用CH20/C-10 電化學(xué)傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)簡 單，性能穩(wěn)定，基本能夠滿足家庭使用需求。其他如報警電 路、控制電路等適配簡單，只需要滿足系統(tǒng)功能需求即可。 若希望系統(tǒng)具有無限通信功能，則只需要在單片機(jī)的 輸入輸出端口添加無限傳輸模塊即可。

硬件功能2.1 整體功能 整個硬件系統(tǒng)中單片機(jī)作為主控核心，外圍連接傳感 器電路、報警電路以及控制電路等模塊。系統(tǒng)工作時各傳感 器會定時對周圍環(huán)境中的溫度、濕度、氣體濃度等參數(shù)進(jìn)行 采集和量化，得到的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行數(shù)值比較， 若所采集到的數(shù)據(jù)信息在正常范圍以內(nèi)，則單片機(jī)將該數(shù)據(jù) 信息輸出至顯示單元進(jìn)行實(shí)時顯示，并控制系統(tǒng)重新執(zhí)行數(shù) 據(jù)采集工作；若所采集到的數(shù)據(jù)信息已經(jīng)超出正常范圍，則 單片機(jī)通過其輸出端口向報警電路發(fā)送報警信號，并向控制 單元輸出控制信號，由控制單元控制其所連接的換氣扇或閥 門等工作，遏制環(huán)境的進(jìn)一步惡化。 2.2 各模塊具體功能 1）溫濕度監(jiān)測模塊。系統(tǒng)中所使用的溫濕度傳感器具 有自校準(zhǔn)信號輸出功能。其分別使用感濕元件和測溫元件對 家居環(huán)境中的空氣濕度和空氣溫度進(jìn)行采集和數(shù)字化處理， 所處理后的數(shù)據(jù)可通過四位引腳實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。該模塊所 使用的傳輸方式為單線制串口傳輸，故其傳輸距離遠(yuǎn)，可在 重點(diǎn)關(guān)注位置進(jìn)行布置。 2）甲醛監(jiān)測模塊。為實(shí)現(xiàn)對環(huán)境中甲醛含量的檢測， 甲醛監(jiān)測模塊需要由甲醛探頭和數(shù)據(jù)傳感器兩部分構(gòu)成。探 頭負(fù)責(zé)對室內(nèi)環(huán)境中的空氣進(jìn)行采樣分析，生成一個與甲醛 濃度相關(guān)的電流信號，然后該電流信號被轉(zhuǎn)化為可識別和處 理的電壓信號進(jìn)行傳輸。

3）煤氣監(jiān)測模塊。該模塊主要是使用氣敏元件對家居 環(huán)境中的天然氣、液化氣等敏感，可以將檢測到的信息轉(zhuǎn)化 為電流號，再經(jīng)由MQ-5 傳感器將電信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓信 號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，獲得最終可識別和處理的數(shù)字電信 3）模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊。該模塊主要用于將煤氣檢測數(shù)據(jù)與甲醛檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可識別的數(shù)字信號。系統(tǒng)所使用 的模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊為ADC0832，該芯片可將模擬信號轉(zhuǎn)換為8 數(shù)字信號，即分辨率為256，其采用雙通道模式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，故轉(zhuǎn)換時間短，轉(zhuǎn)換穩(wěn)定度高。 4）單片機(jī)模塊。該模塊主要負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)的接收和控 制信號的傳輸?shù)裙δ?。AT89S52 單片機(jī)可進(jìn)行并行輸入輸出， 可以外接多個數(shù)據(jù)輸入輸出單元，具有非常廣泛的適用性。 系統(tǒng)中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，單片機(jī)除了外接傳感器傳輸端口外，還連接了顯示 單元、報警單元以及控制單元。 5）換氣扇控制電路。該電路模塊主要負(fù)責(zé)在系統(tǒng)檢測 到室內(nèi)被檢測氣體含量超出預(yù)定范圍時的排風(fēng)換氣等工作環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)， 這樣可以有效降低家居生活中危險情況發(fā)生的可能性。該部 分模塊可以使用光電耦合器件控制換氣扇的啟停。當(dāng)需要換 氣扇工作時，控制電路向光電耦合器發(fā)送控制電平使其處于 導(dǎo)通狀態(tài)，從而使得換氣扇線路變?yōu)橥姞顟B(tài)，當(dāng)需要換氣 扇停止工作時，只需要發(fā)送停止控制電平即可斷開換氣扇的 電源輸入。

6）燃?xì)忾y門控制電路。該電路模塊主要負(fù)責(zé)控制燃?xì)?閥的通斷狀態(tài)。該部分電路由光電耦合器、晶閘管以及電磁 閥等三部分構(gòu)成。其中電磁閥為直動式，其接收到正向脈沖 時會變?yōu)殚_啟狀態(tài)并保持，接收到反向脈沖時會關(guān)閉并保 持。實(shí)際應(yīng)用中只需要適時適當(dāng)調(diào)節(jié)單片機(jī)控制信號輸出電 平即可實(shí)現(xiàn)對燃?xì)忾y門的控制。 軟件功能3.1 溫濕度測量功能實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)中預(yù)設(shè)家居環(huán)境的正常溫度為10到30，濕 度為30%到60%。系統(tǒng)上電后各模塊進(jìn)行初始化，然后經(jīng)過一 定的時延后，單片機(jī)向傳感器發(fā)送工作信號，控制傳感器進(jìn) 行溫濕度采集，采集得到的信息被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后被傳輸 到單片機(jī)單元進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和數(shù)值分析甲醇報警器，轉(zhuǎn)換的目的在于將 相關(guān)信息轉(zhuǎn)換為顯示器可識別的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值顯示，分析的 目的在于將相關(guān)弄信息與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若環(huán)境參數(shù)值不 在預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，則單片機(jī)驅(qū)動光報警裝置進(jìn)行報警。同 時，單片機(jī)控制溫濕度采集單元繼續(xù)進(jìn)行參數(shù)采集，參數(shù)恢 復(fù)正常狀態(tài)時，單片機(jī)輸出控制信號取消報警。 制方式、時間和數(shù)據(jù)長度設(shè)置方面，為適應(yīng)系統(tǒng)需求，可使用單總線的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信時間間隔控制在4 ms， 數(shù)據(jù)長度控制為40bit，該長度內(nèi)既包含數(shù)據(jù)信息，還包含校 驗(yàn)信息。

溫濕度采集單元處于空閑狀態(tài)時運(yùn)行在低功耗模式 下，處于工作狀態(tài)時運(yùn)行在高速模式下。這種工作方式對于 實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約具有現(xiàn)實(shí)意義。 3.2 煤氣測量功能實(shí)現(xiàn) 煤氣測量的軟件設(shè)計思路與溫濕度測量實(shí)現(xiàn)方式類 似，均由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，即首先在單片機(jī)中存儲一個煤氣 正常范圍，然后在系統(tǒng)上電后進(jìn)行模塊初始化，并經(jīng)過一定 時延后接收控制信號進(jìn)入環(huán)境空氣采集狀態(tài)。所采集到的信 息經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行處理和分析，處理結(jié) 果被傳送到顯示單元進(jìn)行顯示，而分析結(jié)果則需要進(jìn)行進(jìn)一 步的判斷。若測量值大于預(yù)設(shè)值，則系統(tǒng)進(jìn)入延時狀態(tài)，等 待下一次測量結(jié)果，若所得到的測量結(jié)果恢復(fù)至正常范圍 內(nèi)，則認(rèn)為上次測量結(jié)果是由某些干擾或可控原因所引起 的，不需要報警，若所得到的測量結(jié)果仍舊超出正常范圍， 則確認(rèn)家庭環(huán)境中出現(xiàn)煤氣泄漏，單片機(jī)控制報警單元發(fā)出 報警信號環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，同時單片機(jī)向控制單元發(fā)送控制信號，關(guān)閉閥門 切斷氣源，打開排氣扇進(jìn)行通風(fēng)。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果恢復(fù)到正 常狀態(tài)時可關(guān)閉蜂鳴器，但仍舊打開光報警器，以便于后續(xù) 的檢查與處理。 3.3 甲醛測量功能實(shí)現(xiàn) 該功能實(shí)現(xiàn)流程與上述兩個功能類似，但相較于上述 兩個功能而言，甲醛測量與控制實(shí)現(xiàn)更為簡單，只需要執(zhí)行 數(shù)據(jù)采集與結(jié)果顯示即可。

需要說明的是，為便于用戶觀察，可以使用不同的發(fā) 光二級管來顯示不同的報警類型，如使用最為醒目的紅色發(fā) 光二級管顯示煤氣測量信息、使用黃色發(fā)光二級管顯示甲醛 測量信息、使用綠色發(fā)光二級管顯示溫濕度測量信息等。 總結(jié)隨著家庭生活條件的改善，人們對家居環(huán)境的安全性 和舒適度提出了更高更新的要求。為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的使 用需求，可以使用單片機(jī)作為控制核心實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境相關(guān)參 數(shù)的測量與監(jiān)控。本文所述系統(tǒng)中所使用的AT89S52 單片機(jī) 成本低，功能豐富，配合使用多種傳感器和外圍電路可以很 好很方便的實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測，配合使用LED 顯示模塊、 蜂鳴器報警模塊、報警模塊、光電耦合控制模塊等還能實(shí)現(xiàn) 對實(shí)時監(jiān)測結(jié)果的顯示和處理等功能。該系統(tǒng)使用方便，對 于推動室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測自動化、智能化的發(fā)展具有重要意義。 參考文獻(xiàn) [1]于波.基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D].中 國海洋大學(xué)，2011. [2]柴恒蕾.基于單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計[J].企業(yè) 技術(shù)開發(fā)，2011，30（6）. [3]費(fèi)紅波，吉錘.可燃?xì)怏w報警器及其檢測標(biāo)定系統(tǒng) 的設(shè)計[J].江蘇現(xiàn)代計量，2010（1）. 的智能化公寓安防測控系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2011，19（13）. 文檔資料：基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 完整下載 完整閱讀 全文 下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔:基于STM32F103C8 單片機(jī)的可遙控自動條幅懸掛機(jī) 基于 Simulink 的直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)設(shè)計 CATIA 軟件在汽車研發(fā)設(shè)計領(lǐng)域的 應(yīng)用 JavaScript 語言解釋器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) STK 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對GPS 導(dǎo)航 性能增強(qiáng)研究 模糊PID 技術(shù)在糧倉溫度控制的應(yīng)用 納米材料在功能紡織 品方面的應(yīng)用及研究進(jìn)展 基于MSP430MCU 的無線低功耗智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 設(shè)計 黑龍江省科技企業(yè)孵化器發(fā)展現(xiàn)狀分析與對策研究 數(shù)字集群通信在 中國民航空管系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用研究 基于AD9833 函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 化工企業(yè)水化驗(yàn)分析初探 企業(yè)信息技術(shù)戰(zhàn)略的實(shí)施與企業(yè)核心競爭力優(yōu)勢 分析 數(shù)字油 最新最全【學(xué)術(shù)論文】【總結(jié)報告】 【演講致辭】【領(lǐng)導(dǎo)講話】 【心得體會】 【黨建材料】 【常用范文】【分析報告】 【應(yīng)用文檔】 免費(fèi)閱讀下載 *本文收集于因特網(wǎng)，所有權(quán)為原作者所有。若侵犯了您的權(quán)益，請留言。我將盡 快處理，多謝。*

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