基于51单片机的家居空气检测系统的设计

常州信息职业技术学院学生毕业设计 （论文）报告二 级 学 院 ： 电子与电气工程学院 专 业 ： 电气自动化技术 班 号 ： 中韩电气 141 学 生 姓 名 ： 孙玉鹏 学 生 学 号 ： 1405133119 设 计 （ 论 文 ） 题 目 ： 基 于 51 单 片 机 的 家 居 空 气 检测系 统 的 设 计 与 实 现 指 导 教 师 ： 张志柏 设 计 地 点 ： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期 ： 2016.6.12016.11.20 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书专业 电气自动化技术 班级 中韩电气 141 姓名 一、课题名称： 基于 51 单片机的家居空气检测系统的设计与实现 二、主要技术指标（或基本要求）： 本系统要求实现分布式节点的温度等多种数据采集与处理，下位机 MCU2 对现场各节点的温度数据进行采集，以异步串行通信方式将各节点数据发往上位机 MCU1 进行显示处理。上位机接收下位机发送来的数据信息，驱动字符液晶显示对应结果，同时检测按键电路对选中的节点报警温度上限的设置过程进行处理，另一方面，上位机驱动 LED 显示当前正在进行设置的节点和处于报警状态的节点。当某一节点的实测温度超过报警设置时，对应的报警LED 点亮，否则熄灭。功能设定：1、显示部分采用 LCD1602 显示屏，循环显示各项测量值如：实际浓度、实际温度、湿度。并在按键选择情况下连续显示一个测量值的变化。 2、当有害气体浓度超出安全范围时进行声光报警。 3、按键操作可以对测量的范围进行调整。 三、主要工作内容： 本文深入探讨了家居空气采集系统的发展状况及趋势，分析了当前空气采集系统的不足之处，设计了基于 51 单片机的家居空气采集系统的总体架构以及硬件部分，对系统的硬件的选型、外围模块的设计、搭建以及部分传感器模块做了详细论证和设计。控制节点经过研究对比，选用 STC89C52，对外围电路中的传感器模块、供电电源模块、报警电路、键盘、协调器接口电路以及时钟均做了详细设计，通过对比分析选择了适合本课题的温湿度传感器、空气质量传感器、甲醛传感器及烟雾传感器。最后，进行了软件的设计和实现，主要包括主控程序、数据上传设计、报警子程序设计、按键扫描子程序设计以及终端子程序设计等。最终按照计划思路实现了系统的全部功能及作用。四、主要参考文献：_1何立民.MCS-51 系列单片机应用设计,系统配置与接口技术.2郭强.液晶显示应用技术北京：电子工业出版社，2000 年 3新民.智能仪器原理及设计哈尔滨工业大学出版社，1995。 4华成英. 童诗白.模拟电子技术基础第三版北京: 高等教育出版社, 2004.4. 5马忠梅等.单片机的 C 语言应用程序设计北京:北京航空航天大学出版社，1997 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文I6李刚,林凌,王焱编.新概念单片机教程.天津大学出版社，2004 年 7彭爱华.单片机高级语言 C51 应用程序设计M.北京工业出版社，1999。 8何立民.MCS-51 系列单片机应用设计、系统配置与接口技术. 9arek,H.P.Trah,Y.Suzuki.Sensors for Automotive echnologyM,2004. 10R.C.et al.Dynamic Multi-sensor Data FusionSystem for Intelligent Robotics and AutomationM,1998 学 生（签名） 20 年 月 日指 导 教师（签名） 20 年 月 日 教研室主任（签名） 20 年 月 日二级学院领导（签名） 20 年 月 日常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文II毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目一、 选题的背景和意义：空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一。空气质量检测种类包括装修污染、办公室内空气检测、作业场所有害物质检测、食堂油烟检测、锅炉大气及工业窑炉检测及工厂排放工业废气检测。室内空气的污染已经被归为危害公共健康的 5 大环境因素之一。我们每个人大约有 8%以上的时间是在室内度过，室内空气质量的高低直接关系到我们每个人的身体健康。调查结果显示，68%的疾病跟室内环境污染有关系，关注以及改善室内环境、防止室内空气环境的污染，不仅仅是为了提升大家的生活品质问题，更是是直接关系到我们的身体健康以及生命安全的问题，直接关系到我国的改革发展的稳定大局以及国家的经济发展和民族的复兴。 本课题主要研究设计基于量化检测的“空气质量检测仪”系统，此系统旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测，有利于进行全方位的评价室内空气质量，为人类营造一个健康的室内生存空间。空气质量检测仪体积小、功耗低、操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文III二、 课题研究的主要内容：设 计 了 基 于 51 单 片 机 的 家 居 空 气 采 集 系 统 的 总 体 架 构 以 及 硬 件 部 分 ， 对 系 统 的 硬 件的 选 型 、 外 围 模 块 的 设 计 、 搭 建 以 及 部 分 传 感 器 模 块 做 了 详 细 论 证 和 设 计 。 控 制 节 点 经过研 究 对 比 ， 选 用 STC89C52， 对 外 围 电 路 中 的 传 感 器 模 块 、 供 电 电 源 模 块 、 报 警 电 路 、 键盘 、 协 调 器 接 口 电 路 以 及 时 钟 均 做 了 详 细 设 计 ， 通 过 对 比 分 析 选 择 了 适 合 本 课 题 的 温湿 度传 感 器 、 空 气 质 量 传 感 器 、 甲 醛 传 感 器 及 烟 雾 传 感 器 。 最 后 ， 进 行 了 软 件 的 设 计 和实 现 ，主 要 包 括 主 控 程 序 、 数 据 上 传 设 计 、 报 警 子 程 序 设 计 、 按 键 扫 描 子 程 序 设 计 以 及终 端 子 程序 设 计 等 。 最 终 按 照 计 划 思 路 实 现 了 系 统 的 全 部 功 能 及 作 用 。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文IV三、 主要研究（设计）方法论述：本系统构成框图如图 2.1 所示该检测系统由 STC89C52 单片机为核心,由显示模块、电源模块、传感器组、GPRS 模块、时钟模块等部分组成。传感器组由多种传感器组成，负责采集周围空气的信息，采集到的模拟信号通过 STC89C52 单片机自身携带的 AD 转换器进行模数转换,然后数据经过无线发送端，数据信进过 GPRS 传输模块发送到接收端。本设计主要由单片机最小系统、灰尘检测、A/D 模数转换、键盘输入、复位电路、时钟电路模块、液晶显示器和 CO 传感器模块、报警电路等部分组成。系统整体框图如图 2.1 所示。S T C 8 9 C 5 2电源模块时钟电路模块显示模块CO传感器A / D甲醛传感器烟雾传感器温湿度传感器复位电路报警电路G PR S模块灰尘检测模块常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文V四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期） 工 作 内 容2016.102016.11 阅读相关文献，学习理论知识，掌握研究方法，制定研究计划；撰写开题报告初稿。2016.122017.2 修改开题报告。2017.32017.4 收集统计数据，查阅文献资料，进行实地调查，撰写论文初稿；2017.52017.6 参考指导老师的意见建议，修改论文，撰写论文终稿，准备毕业论文答辩。五、指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日六、二级学院意见：签名： 年 月 日常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文VI目 录摘 要 .IIIAbstract .IV1 绪论 .11.1 系统设计背景 .11.2 设计意义 .12 系统总体总体方案设计 .22.1 系统设计要求 .22.2 系统构成与功能描述 .23 硬件电路设计 .43.1 主控单元 .43.2 空气信息采集模块硬件设计 .63.2.1 烟雾采集模块 .63.2.2 温度采集模块 .73.2.3 甲醛检测传感器 .73.2.4 CO 检测模块 .73.2.5 空气质量传感器 .83.3 外围电路设计 .93.3.1 键盘模块 .93.3.2 显示模块 .103.3.3 时钟电路及储存模块 .113.4 微控制器部分设计 .123.4.1 报警模块 .123.4.2 复位电路 .133.4.3 A/D 转换模块 .133.4.4 电源模块设计 .144 软件设计 .154.1 软件设计的基本要求 .154.2 系统初始化子程序 .154.3 主程序流程图 .164.4 传感器模块程序设计 .164.3.1 温湿度采集节点程序设计 .174.3.2 烟雾传感器程序设计 .174.5ADC0832 流程图 .18常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文VII4.6 数据上传设计 .194.7 报警子程序设计 .204.8 按键扫描子程序 .204.9 中断子程序 .215 实验仿真及实验 .235.1 系统硬软件调试 .235.3 传感器模块检测 .245.3.1 温度传感器测验 .245.3.2 湿度检测部分 .245.3.3 可吸入颗粒物浓度检测部分 .246 工作总结与展望 .266.1 工作总结 .266.2 工作展望 .26致 谢 .27参考文献 .28常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文VIII基于 51单片机的家居空气检测系统的设计摘 要本 文 深 入 探 讨 了 家 居 空 气 采 集 系 统 的 发 展 状 况 及 趋 势 ， 分 析 了 当 前 空 气 采 集 系 统的 不 足 之 处 ， 设 计 了 基 于 51 单 片 机 的 家 居 空 气 采 集 系 统 的 总 体 架 构 以 及 硬 件 部 分 ， 对系 统 的 硬 件 的 选 型 、 外 围 模 块 的 设 计 、 搭 建 以 及 部 分 传 感 器 模 块 做 了 详 细 论 证 和 设 计 。控 制 节 点 经 过 研 究 对 比 ， 选 用 STC89C52， 对 外 围 电 路 中 的 传 感 器 模 块 、 供 电 电 源 模 块 、报 警 电 路 、 键 盘 、 协 调 器 接 口 电 路 以 及 时 钟 均 做 了 详 细 设 计 ， 通 过 对 比 分 析 选 择 了 适合 本 课 题 的 温 湿 度 传 感 器 、 空 气 质 量 传 感 器 、 甲 醛 传 感 器 及 烟 雾 传 感 器 。 最 后 ， 进 行了 软 件 的 设 计 和 实 现 ， 主 要 包 括 主 控 程 序 、 数 据 上 传 设 计 、 报 警 子 程 序 设 计 、 按 键 扫描 子 程 序 设 计 以 及 终 端 子 程 序 设 计 等 。 最 终 按 照 计 划 思 路 实 现 了 系 统 的 全 部 功 能 及 作用 。通 过 实 验 测 试 ， 验 证 了 在 特 定 条 件 下 系 统 数 据 传 输 正 常 ； 实 验 及 仿 真 表 明 ， 该 系统 能 很 好 的 实 现 家 庭 内 部 空