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基于單片機的室內環境監測系統設計本文檔格式為WORD,感謝你的閱讀。 以AT89S52單片機為控制核心設計分析了可 用于對室內環境進行監測和報警的控制系統。該系統使用傳 感器技術等單片機控制技術實現了對家居環境的溫濕度、煤 氣濃度與甲醛濃度的采集、顯示與狀態報警等功能。文章首 先對系統的硬件結構和各模塊功能進行了分析，然后從軟件 設計的角度對各功能的實現進行了闡述，最后對其應用優勢 進行了總結。 關鍵詞 AT89S52；單片機；室內環境；監測；控制 TP274 1671-7597（2014）01-0029-02單片機具有可編程、損耗低、應用場景靈活多變、實 現功能多樣等特點，以單片機作為控制核心的控制與監測系 統得到了廣泛的關注和發展。隨著生活條件的改善，人們對 家居環境的需求逐漸提升，為實時監測家居環境中的空氣質 量，及時調整與控制家居環境中的溫濕度等，基于單片機的 綜合監控系統在室內環境監測中獲得了普遍的應用。利用單 片機作為主控核心酒精檢測儀，配合使用多種傳感模塊和數據處理模 塊，可以非常高效便捷的對家庭環境中的溫濕度、氣體等進 行數據采集與分析，一旦家居環境出現異常，系統可以及時 報警，若配合使用無線通信技術和無線通信模塊，還可以實 現遠程管理和控制，使得家居生活逐漸向自動化、智能化方 向發展。

系統總體結構基于單片機的室內環境監測系統可實現的功能應該包 括以下幾部分內容：數據處理與功能控制、環境參數采集與 傳輸、顯示與報警。基于該理念可將整個室內環境監測系統 設計為如圖1 所示結構。 系統總體結構框圖其中，主控制核心部分可以使用AT89S52 單片機，其 具有8K 的可編程存儲器和256 個字節的數據存儲器，可使用 的輸入輸出端口為32 位，該單片機還具有3 個定時/計數 器，可通過中斷的方式實現高級中斷行為的處理，能夠滿足 監測系統的控制與管理需求。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換 為數字信號進行傳輸與處理，具有穩定性高、可靠性高等特 點。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，可滿足應用需求。煤氣檢 測與傳感模塊可以使用MQ-5 半導體式氣體傳感器。甲醛檢測 模塊可以使用CH20/C-10 電化學傳感器，該傳感器結構簡 單，性能穩定，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，只需要滿足系統功能需求即可。 若希望系統具有無限通信功能，則只需要在單片機的 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 整個硬件系統中單片機作為主控核心，外圍連接傳感 器電路、報警電路以及控制電路等模塊。系統工作時各傳感 器會定時對周圍環境中的溫度、濕度、氣體濃度等參數進行 采集和量化，得到的數據被傳輸到單片機中進行數值比較， 若所采集到的數據信息在正常范圍以內，則單片機將該數據 信息輸出至顯示單元進行實時顯示，并控制系統重新執行數 據采集工作；若所采集到的數據信息已經超出正常范圍，則 單片機通過其輸出端口向報警電路發送報警信號，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，遏制環境的進一步惡化。 2.2 各模塊具體功能 1）溫濕度監測模塊。系統中所使用的溫濕度傳感器具 有自校準信號輸出功能。其分別使用感濕元件和測溫元件對 家居環境中的空氣濕度和空氣溫度進行采集和數字化處理， 所處理后的數據可通過四位引腳實現數據的傳輸。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，可在 重點關注位置進行布置。 2）甲醛監測模塊。為實現對環境中甲醛含量的檢測， 甲醛監測模塊需要由甲醛探頭和數據傳感器兩部分構成。探 頭負責對室內環境中的空氣進行采樣分析，生成一個與甲醛 濃度相關的電流信號，然后該電流信號被轉化為可識別和處 理的電壓信號進行傳輸。

3）煤氣監測模塊。該模塊主要是使用氣敏元件對家居 環境中的天然氣、液化氣等敏感，可以將檢測到的信息轉化 為電流號，再經由MQ-5 傳感器將電信號轉化為模擬電壓信 號，經過模數轉換后，獲得最終可識別和處理的數字電信 3）模數轉化模塊。該模塊主要用于將煤氣檢測數據與甲醛檢測數據轉化為單片機可識別的數字信號。系統所使用 的模數轉化模塊為ADC0832，該芯片可將模擬信號轉換為8 數字信號，即分辨率為256，其采用雙通道模式進行數據轉換，故轉換時間短，轉換穩定度高。 4）單片機模塊。該模塊主要負責相關數據的接收和控 制信號的傳輸等功能。AT89S52 單片機可進行并行輸入輸出， 可以外接多個數據輸入輸出單元，具有非常廣泛的適用性。 系統中環境監測系統，單片機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。該電路模塊主要負責在系統檢測 到室內被檢測氣體含量超出預定范圍時的排風換氣等工作環境監測系統， 這樣可以有效降低家居生活中危險情況發生的可能性。該部 分模塊可以使用光電耦合器件控制換氣扇的啟停。當需要換 氣扇工作時，控制電路向光電耦合器發送控制電平使其處于 導通狀態，從而使得換氣扇線路變為通電狀態，當需要換氣 扇停止工作時，只需要發送停止控制電平即可斷開換氣扇的 電源輸入。

6）燃氣閥門控制電路。該電路模塊主要負責控制燃氣 閥的通斷狀態。該部分電路由光電耦合器、晶閘管以及電磁 閥等三部分構成。其中電磁閥為直動式，其接收到正向脈沖 時會變為開啟狀態并保持，接收到反向脈沖時會關閉并保 持。實際應用中只需要適時適當調節單片機控制信號輸出電 平即可實現對燃氣閥門的控制。 軟件功能3.1 溫濕度測量功能實現 單片機中預設家居環境的正常溫度為10到30，濕 度為30%到60%。系統上電后各模塊進行初始化，然后經過一 定的時延后，單片機向傳感器發送工作信號，控制傳感器進 行溫濕度采集，采集得到的信息被轉換為數字信號后被傳輸 到單片機單元進行數值轉換和數值分析甲醇報警器，轉換的目的在于將 相關信息轉換為顯示器可識別的數據進行數值顯示，分析的 目的在于將相關弄信息與預設值進行比較，若環境參數值不 在預設值范圍內，則單片機驅動光報警裝置進行報警。同 時，單片機控制溫濕度采集單元繼續進行參數采集，參數恢 復正常狀態時，單片機輸出控制信號取消報警。 制方式、時間和數據長度設置方面，為適應系統需求，可使用單總線的格式進行數據通信，通信時間間隔控制在4 ms， 數據長度控制為40bit，該長度內既包含數據信息，還包含校 驗信息。

溫濕度采集單元處于空閑狀態時運行在低功耗模式 下，處于工作狀態時運行在高速模式下。這種工作方式對于 實現能源節約具有現實意義。 3.2 煤氣測量功能實現 煤氣測量的軟件設計思路與溫濕度測量實現方式類 似，均由單片機控制實現，即首先在單片機中存儲一個煤氣 正常范圍，然后在系統上電后進行模塊初始化，并經過一定 時延后接收控制信號進入環境空氣采集狀態。所采集到的信 息經過模數轉換后傳輸到單片機中進行處理和分析，處理結 果被傳送到顯示單元進行顯示，而分析結果則需要進行進一 步的判斷。若測量值大于預設值，則系統進入延時狀態，等 待下一次測量結果，若所得到的測量結果恢復至正常范圍 內，則認為上次測量結果是由某些干擾或可控原因所引起 的，不需要報警，若所得到的測量結果仍舊超出正常范圍， 則確認家庭環境中出現煤氣泄漏，單片機控制報警單元發出 報警信號環境監測系統，同時單片機向控制單元發送控制信號，關閉閥門 切斷氣源，打開排氣扇進行通風。當系統監測結果恢復到正 常狀態時可關閉蜂鳴器，但仍舊打開光報警器，以便于后續 的檢查與處理。 3.3 甲醛測量功能實現 該功能實現流程與上述兩個功能類似，但相較于上述 兩個功能而言，甲醛測量與控制實現更為簡單，只需要執行 數據采集與結果顯示即可。

需要說明的是，為便于用戶觀察，可以使用不同的發 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 光二級管顯示煤氣測量信息、使用黃色發光二級管顯示甲醛 測量信息、使用綠色發光二級管顯示溫濕度測量信息等。 總結隨著家庭生活條件的改善，人們對家居環境的安全性 和舒適度提出了更高更新的要求。為滿足人們日益增長的使 用需求，可以使用單片機作為控制核心實現家居環境相關參 數的測量與監控。本文所述系統中所使用的AT89S52 單片機 成本低，功能豐富，配合使用多種傳感器和外圍電路可以很 好很方便的實現室內環境的監測，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現 對實時監測結果的顯示和處理等功能。該系統使用方便，對 于推動室內環境監測自動化、智能化的發展具有重要意義。 參考文獻 [1]于波.基于單片機的室內環境監測系統設計[D].中 國海洋大學，2011. [2]柴恒蕾.基于單片機的溫度測控系統設計[J].企業 技術開發，2011，30（6）. [3]費紅波，吉錘.可燃氣體報警器及其檢測標定系統 的設計[J].江蘇現代計量，2010（1）. 的智能化公寓安防測控系統設計[J].電子設計工程，2011，19（13）. 文檔資料：基于單片機的室內環境監測系統設計 完整下載 完整閱讀 全文 下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔:基于STM32F103C8 單片機的可遙控自動條幅懸掛機 基于 Simulink 的直接序列擴頻通信系統設計 CATIA 軟件在汽車研發設計領域的 應用 JavaScript 語言解釋器的設計與實現 STK 北斗導航系統對GPS 導航 性能增強研究 模糊PID 技術在糧倉溫度控制的應用 納米材料在功能紡織 品方面的應用及研究進展 基于MSP430MCU 的無線低功耗智能環境監測系統 設計 黑龍江省科技企業孵化器發展現狀分析與對策研究 數字集群通信在 中國民航空管系統的發展應用研究 基于AD9833 函數信號發生器的設計 化工企業水化驗分析初探 企業信息技術戰略的實施與企業核心競爭力優勢 分析 數字油 最新最全【學術論文】【總結報告】 【演講致辭】【領導講話】 【心得體會】 【黨建材料】 【常用范文】【分析報告】 【應用文檔】 免費閱讀下載 *本文收集于因特網，所有權為原作者所有。若侵犯了您的權益，請留言。我將盡 快處理，多謝。*

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