基于单片机的室内环境监测仪的设计毕业设计论文Word文档下载推荐.docx

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传感器的静动态特征分析使用、使用单总线技术的SHT11数字温湿度传感器的测温湿电路以及程序设计、使用气敏传感器MQ211进行数据采集的电路以及程序设计；

三是报警、按键的电路和程序设计。

该设计对室内温湿度实现了检测与显示,而对CO和甲烷等有害气体完成超标报警，为人们的生活、娱乐及公共场所的环境提供了一种有效的防护系统。

关键词：

单片机，STC89C52，SHT11，温湿度监测，MQ211，室内环境

MCU-BASEDINDOOREVENVIRONMENTAIMONITORINGSYSTEM

ABSTRACT

Thesystemmeetstheimplementationofacomprehensiveindoorenvironmentalvariable,real-time,long-termmonitoringrequirements.Systemmicrocontrollercore,temperature,humiditysensors,gassensorsasmeasuringdevices,smartsensorsthroughtheMCUandconnectsmartsensorscollectandstoremeasurementdata,throughanalyzingandprocessingtheresultsshownintheLCDliquidcrystalscreen.IntheSCMsystem,butalsoassistedtoachieveover-limitalarmanddatastoragecapabilities.

Thisdesignmadethefollowingmainaspectsofwork:

First,determinethesystem'

sdesignprogram:

includingsystemshouldhavefunctionstothetechnicalspecifications,systemdesignprinciples;

Second,thewholesystemandeachmoduleofthehardwareandsoftwaredesign:

staticanddynamiccharacteristicsofthesensortouse,single-bustechnologySHT11digitaltemperatureandhumiditysensorsmeasuringtemperatureandhumiditycircuitandprogramdesign,useofgassensordataacquisitionMQ211circuitandprogramdesign;

Thirdalarm,circuitandbuttonprogramming.

Thedesignoftheindoortemperatureandhumiditytoachievethedetectionanddisplay,whileCOandmethane,andotherharmfulgasestocompleteexcessivealarm,asthepeople'

slife,entertainmentandpublicplacestoprovideaneffectiveenvironmentalprotectionsystem.

KEYWORDS：

Single-chipmicrocomputer,STC89C52,SHT11,monitoringoftemperatureandhumidity,MQ211,indoorenvironment

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

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年月日

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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

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导师签名：

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目　录

前　言

随着微电子技术的发展，传感器的性能和种类的不断提高和丰富，使得基于微电脑芯片控制的室内环境实时分析监测系统成为可能。

该设计通过传感器引入数字化的环境信息，通过微电脑的数据分析，如加上控制系统与室内空调、加湿器、照明系统和电动窗帘门窗系统等家居电器配合使用，不仅能给人们带来舒适的生活环境，还能最大程度的节约能源使用。

显然在节能减排深入人心，建筑节能和智能化发展得到大力提倡的今天，其不仅能为人们的生活带来便利，更符合可持续发展理念，无论是经济学角度还是社会学角度来看，设计和研究基于数字化的室内环境监测系统辅助家居智能化和节能环保的设备有着重要的现实意义和经济价值。

该设计基于上述情况出发，应用8051系列单片机丰富的I/O接口和对数据的采集、处理功能，实现传感器由物理变量到数字化转变，输入到单片机通过微处理器的分析处理给出相应的结果，输出到显示电路。

通过七段码LED显示器或者液晶显示设备显示实时的各环境参数的数值，使人们能及时了解各环境参数的情况，并在环境参数变到危害到正常的生理需要的时候给予报警电路报警信号，及时的通知人们离开或加以相应的处理，使得宜于居住。

由于相关家居智能化设备的不确定性，这里就不做相应的控制算法的研究和处理，仅把相关参数储存在相应位置或者输出到某个I/O口，供其它相关设备读取数据。

伴随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人们更加关注居住生活环境的质量安全（主要包括温度，湿度，有害气体浓度等）问题，所以对室内环境做实时监测和数据分析显得尤为必要。

第1章室内环境的监控系统

1.1课题涵义

近来环境问题特别是有害气体对人类的危害也越来越来引起人们的关注，而其中对有害气体的浓度检测是解决问题的关键对于大量使用以天然气和甲烷气体作为家庭燃料气体的用户来说，选择安装一款简易、可靠和便携的气体浓度检测装置也是很重要的，这样不仅可以避免气体泄露，也可以保证人员和财产的安全。

基于微电脑芯片控制的室内环境实时分析监测系统成通过传感器引入数字化的环境信息，通过微电脑的数据分析，如加上控制系统与室内空调、加湿器、照明系统、和电动窗帘门窗系统等家居电器配合使用，不仅能给人们带来舒适的生活环境，还能最大程度的节约能源使用。

显然在节能减排深入人心，建筑节能和智能化发展得到大力提倡的今天，其不仅能为人们的生活带来便利，更符合可持续发展理念,无论是经济学角度还是社会学角度来看，设计和研究基于数字化的室内环境监测系统辅助家居智能化和节能环保的设备有着重要的现实意义和经济价值。

系统少做程序设计部分的调整，就能实现对二氧化碳的浓度显示,加上温度和湿度显示的功能，就能用于温室大棚环境监测，利于及时发现和改变温室内环境参数，为作物提供最佳的生成环境，提高产量。

1.2方案设计

设计原则:

要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。

（1）可靠性

高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应将可靠性作为首要的设计准则。

提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑:

使用可靠性高的元器件;

设计电路板时布线和接地要合理;

对供电电源采用抗干扰措施;

输入输出通道抗干扰措施;

进行软硬件滤；

系统自诊断功能等。

（2）操作维护方便

在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。

因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。

同时系统应配有现场故障诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。

（3）性价比

单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。

一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。

因此，在设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能用软件功能取代硬件功能等。

设计要具备以下功能：

温度监控：

（1）利用温度传感器将检测到的数据传给单片机并显示。

（2）通过键盘设置温度上下限，超过上限或低于下限后报警。

湿度监测：

利用湿度传感器将检测到的数据传给单片机并显示。

CO浓度监控：

（1）利用气敏传感器检测CO浓度传给单片机。

（2）通过键盘设置浓度上限，超过上限后报警。

1.2.1硬件设计

在室内环境监测硬件设计上，由单片机（STC89C52）控制整个系统的运作、MQ211气敏传感器模块实现监测室内可燃气体功能、SHT11温湿度传感器模块实现检测室内的温度和湿度功能、按键模块实现设置报警上限功能、LCD液晶模块实现显示功能、蜂鸣器报警功能。

这六大模块组成的原理图来实现家庭环境检测系统的各项功能。

在该设计中，选用了AT89C52单片机作为控制芯片。

该芯片有丰富的内部资源，丰富的I/O接口，低电压，低功耗等优点；

并且内置看门狗电路，支持串口程序烧录，使用方便快捷，可以进行C语言编写程序，易于实现。

温湿度测量方面选用瑞士SHT11芯片，该芯片内置A/D转换芯片，管脚接线简单，测量精度高等优点，气敏传感器使用多气体测量传感器MQ211,其具有多种可燃气体的测试功能，简单高效。

A/D转换模块选用ADC0831，具有接口电路简单，成本低等优点，能够满足该设计的设计，该芯片为一路八位数转换芯片需求。

环境监测系统硬件结模构图如图1-1：

图1-1系统硬件结构图

与传统监测系统相比，本系统具有以下优点:

（1）传感器设计成智能型，可以增加系统数据采集速度。

（2）增加了辅助存储功能，利于其与其他设备的连接共享环境参数信息。

（3）单片机的设计提高了系统的监测速度，系统的可靠性、实时性都有很大提高。

（4）超限报警，设置简单。

1.2.2软件设计

在上述硬件基础之上，编写系统程序，实现以下几项功能：

（1）通电时蜂鸣器响一声，LCD液晶显示室内温度、湿度、可燃气体浓度状态。

（2）当室内温度大于设定的温度、湿度（例如温度28度、湿度80%）、检测到可燃气体超标时，蜂鸣器报警。

（3）当第一次按设置按键：

温度值闪烁，这时可以通过按“+”或者“-”按键设定温度上限值，4秒钟无键按下停止闪烁