基于单片机的环境监测系统的设计——修改

摘要随着中国国民经济的快速发展，环境问题越来越受到人们的关注，尤其是空气和水污染。综上所述，环境问题已经成为当今社会的热门话题，政府部门也相继出台了一系列相关政策和方针。为了完成对环境的实时监测和保护，预测未来的环境状况，开发一个准确、安全、稳定、实时的环境监测系统尤为重要。本文根据实际情况设计了一种基于单片机的环境监测系统。该系统由单片机控制。环境信息由温度和湿度传感器以及光强传感器收集，并通过数码管显示。并具有与单片机通讯功能和超限报警功能。关键词：温度和湿度；光强传感器；单片机；串行通信摘要随着我国国民经济的快速发展，环境问题越来越受到人们的关注，尤其是空气和水污染问题。长话短说，环境问题已经成为当今社会的热门话题；政府部门也推出了一系列最新的指导方针和政策。为了完成环境监测和保护，预测未来环境的变化，开发一个准确、安全、稳定的实时环境监测系统尤为重要。本文结合实际情况设计了一个基于cu的环境监测系统。该控制系统以单片机为核心，通过温湿度传感器和光强传感器采集环境信息，并通过数字显示。具有通讯功能和报警功能。关键字：温度和湿度；光强传感器；微控制器；串行通信内容导言12.环境监测系统总体设计22.1系统设计要求22.2方案2的论证和选择2.3总体系统框图33.环境监测系统的硬件设计33.1芯片介绍33.1.1 STC89C52 33.1.2 RE200B热释电红外传感器63.1.3 BISS0001芯片73.1.4 ISD1420语音芯片83.2录音及播放电路的设计103.3串口电路11的设计3.4热释电红外传感电路12的设计3.5振荡电路的设计124.环境监测系统软件设计134.1主程序分析134.2子程序分析154.2.1记录子程序154.2.2回放子程序164.2.3定时器子程序185.环境监测系统的制作和调试5.1硬件电路的接线和焊接195.2软硬件调试196.结论20参考文献22谢谢你附录25介绍随着工业的发展和科学技术的进步，全球生态环境受到了不同程度的破坏。环境污染问题将直接或间接影响人类健康和正常生活。近年来，中国工业发展迅速，人民生活水平大大提高，人民物质文明不断提高。与此同时，人类的进步也对自然环境和生态平衡产生了巨大的影响。特别是改革开放以来，中国国民经济和工业的快速发展都是以牺牲自然环境为代价的。环境质量问题将直接或间接影响人类健康。医学研究表明，许多人类疾病是由环境破坏引起的。环境破坏对我们健康的影响已经吸引了越来越多的人的注意。同时，环境问题也制约着人类社会的科技进步和工业发展。因此，如何解决人与环境的相互制约问题，已经成为各国发展过程中的一个关键问题。中国是世界上最大的发展中国家，其经济仍然需要快速发展。人与环境的和谐发展是党和国家应该考虑的首要问题。在党的十六大上，中国提出了可持续发展战略。同时，中国将环境问题视为国家可持续发展和构建和谐社会的关键问题。为了维持人类和环境的可持续发展，我们需要在满足人类对资源的需求和经济持续快速发展的同时，获得及时、快速、准确的环境变化并实时监测环境。本设计采用单片机和集成的温度、湿度和光强传感器来设计环境监测系统，具有结构简单、成本低、报警快速准确、安装调试简单等优点。实际测试表明，该系统精度高、响应灵敏、稳定性强。具有很高的实用价值。2.环境监测系统的总体设计2.1系统设计要求设计并制作环境监测系统具体要求如下：1.温湿度传感器DHT11用于采集环境的温湿度信息，并通过数码管显示。2.TSL2561传感器用于收集环境中的光强信息。芯片通过IIC总线与单片机通信。3.系统可以通过串口与计算机通信。4.具有超限报警功能。2.2方案的论证和选择根据设计要求，经过多方面的验证和分析，以充分发挥资源和提高系统性价比为原则，该系统以STC89C52单片机为核心控制器，通过温湿度传感器和光强传感器采集环境信息，并通过数码管显示。并具有与单片机通讯功能和超限报警功能。具体设计方案论证如下：2.2.1核心控制器的选择根据设计要求，核心控制器主要用于接收和处理温度、湿度和光强测量信号，控制显示和报警电路、串行通信电路等。控制器采用STC89C52作为系统控制器。单片机运算功能强，软件编程灵活，自由度大。各种算法和逻辑控制都可以通过软件编程实现，具有功耗低、体积小、价格低、功耗低、技术成熟、成本低等优点。芯片中集成了许多功能元件，其信号通道受外部边界影响小，可靠性高，控制能力强，运算速度快。STC89C52是一款低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，片内集成8KB闪存可编程和可擦除只读存储器(FPE只读存储器、闪存可编程和擦除只读存储器)，用于控制信号采集和报警设备。一、STC89C52的主要性能1.与MCS-51微控制器产品系列兼容；2.芯片上有一个4KB的闪存，可以在线重复编程。3.存储数据的存储时间为10年；4.宽工作电压范围：Vcc可为2.7V至6V；5.中断结构有5个中断源和2个优先级；6.可编程全双工串行通道；7.空闲状态保持低功耗，断电状态保存存储的内容。二。STC89C52引脚图STC89C52有40个引脚，如图1.2所示。图1.2 STC89C52引脚图Iii .STC89C52引脚描述图3-1是STC89C52的引脚图。该设计中使用的主要引脚如下所述：VCC:电源电压，STC89C52电源的正输入端，接5V电压，使STC89C52单片机正常工作。它是单片机的电源端口。P0: P0端口(P0.0P0.7)是一个8位漏极开放双向输入/输出端口。访问外部数据时，它是地址总线(低位8位)和数据总线多路复用器。P2: P2端口(P2.0P2.7)是带有内部提升电路的双向输入/输出端口(准双向并行输入/输出端口)，在访问外部程序存储器时是高8位地址。当外部部分不是扩展而是应用在单个芯片上时，它被用作通用双向输入/输出端口。P1: P1端口(1.0 1.7)是双向输入/输出端口(qP3:P3端口(P3.0P3.7)是一个带内部提升电路的双向输入输出端口(准双向并行输入输出端口)，提供串行通信、外部中断控制、定时和计数控制以及外部随机存取存储器内容的读写控制。其特殊功能引脚分配如下：P3.0 RXD串行通信输入。P3.1 TXD串行通信输出。P3.2 INT0外部中断0输入，低电平有效。P3.3 INT1外部中断1输入，低电平有效。P3.4 T0计数器0外部事件计数输入。P3.5 T1计数器1外部事件计数输入。WR外部随机存取存储器写选通脉冲，低电平有效。P3.7外部随机存取存储器的读选通脉冲，低电平有效。总体系统框图该系统的总体设计框图如下图2-1所示：STC89C52单片机按键电路温度和湿度传感器光强传感器告警电路串行端口电路图2-1系统总体设计框图3.语音报警系统的硬件设计3.1芯片介绍3.1.1 STC89C52单片机根据总体方案的确定，系统控制器采用STC89C52。3.1.2温度和湿度传感器DHT11DHT11数字温湿度传感器是一种温湿度复合传感器，具有校准的数字信号输出。采用特殊的数字模块采集技术和温湿度传感技术，保证了产品极高的可靠性和优异的长期稳定性。该传感器包括电阻式湿度传感元件和NTC测温元件，并与高性能8位单片机相连。因此，该产品具有质量优异、响应速度超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在一个极其精确的湿度校准室中进行校准。他的校准系数以程序的形式存储在动态口令存储器中。这些校准系数在检测信号处理期间在传感器中被调用。单线串行接口使系统集成简单快捷。凭借超小的体积和极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，是各种应用甚至最苛刻应用的最佳选择。该产品采用4引脚单行引脚封装。连接方便，可根据用户要求提供特殊的包装形式。DHT11传感器的性能参数如表3-1所示。表3-1参数情况部典型马克斯单位湿度解决111相对湿度%8少量可重复性1相对湿度%准确254相对湿度%0-505相对湿度%互换性完全可互换范围范围03090相对湿度%252090相对湿度%502080相对湿度%响应时间1/e(63%)25，1m/s空气61015S落后1相对湿度%长期稳定性平均数1%相对湿度/年温度解决111888少量可重复性1准确12范围范围050响应时间1/e(63%)630S当传感器连接到控制器时，当连接线的长度小于20m(大于20m)时，建议使用5K上拉电阻。根据实际情况使用适当的上拉电阻时。典型应用图如图3-2所示。图3-23.1.3 TSL2561芯片TSL2561是TAOS推出的第二代光强数字转换芯片，具有高速、低功耗、宽范围、可编程、配置灵活等优点。TSL2561具有直接I2C接口，用于将光强转换为数字信号输出。其内部结构如图3-3所示。图3-4 TSL 2561内部结构图TSL2561是一个数字传感器，其输出信号符合I2C总线标准。总线支持以字节为单位发送和接收数据。以字节模式发送的数据格式如图3-5所示。图3-5传输格式以字节模式接收的数据格式如图3-6所示。图3-6可接受的格式其中，A是响应信号，0是响应(确认)，1是无响应(NACK)；s是开始信号；p是停止信号；Wr是写信号(低电平有效)；Rd为读取信号(高电平有效)。无阴影部分是传感器的控制器。阴影部分是控制器的传感器。I2C公交的SDA线和SCL线是双向线路。当总线空闲时，两条线路都是高5。SDA线上的数据必须在时钟的高电平期间保持稳定，并且只有当SCL线上的时钟信号为低电平时，数据线的高电平或低电平状态才能改变。I2C总线的启动和停止条件分别是：当SCL线为高时，将SDA线从高切换到低表示启动条件。由于I2C总线上的数据是以8位传输的，为了确保发送器传输的每个字节都被接收器接收，在第9个时钟脉冲期间，数据线被释放，并且确认信号被接收器反馈。当确认信号为低电平时，它被指定为有效的确认位(由确认指示)，表示接收器已成功接收到该字节。当确认信号为高电平时