基于单片机的室内环境智能监测系统设计

1、2016届毕业生毕 业 设 计 说 明 书题目: 基于单片机的室内环境智能监测系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：臧义教师职称：副教授2016 年05 月25 日摘要随着社会的发展，科学技术的提升，生产生活的不断优化，人们的生活水平也在随之不断提高，因此人们也开始越来越重视室内环境发舒适程度。住宅不仅是家庭团聚和生活的场所，而且还是人们生活的重要物质保障，但随着装修材料的肆意使用和生活用品的日益广泛，居住环境的隐患大幅度提高，室内环境污染已成为严重影响现代人类健康的杀手之一，严重影响着人们的生产生活。因此尤为重要的便是室内环境的监测，不仅要灵敏的检测出各种有害气体

2、的浓度大小，也要具有报警功能，可以时刻提醒危险。当下市面上也有很多监测室内环境的装置仪器，但其大部分价格偏高而且功能相对单一局限，因此非常需要能够综合监测室内温湿度和有害气体的智能系统。本设计主要运用了如下几方面的功能：1将单片机和温湿度、 气体传感器相连接，实现实时采集和读取室内温湿度值以及监测气体浓度，达到预期效果。2利用 lcd完成了显示电路的设计。3利用蜂鸣器报警功能，当气体浓度值和温湿度值超过设定的标准值时，实现自动报警功能。4当温湿度超限时， lcd显示器可以立即提示并结合发光二极管报警，当气体浓度超限时采用发光二极管报警。关键词 ：单片机；声光报警； lcd显示电路；室内环境监测

3、titlethe design of indoor environmental intelligent monitoring system based on the single chip microcomputerabstractwith the development of society, the improvement of science and technology, the continuous optimization of production and life, peoples living standards have been improved, so people h

4、ave begun to pay more attention to the indoor environment. residence is not only the place of family party and life, but also an important material guarantee of peoples lives. but with the wanton use of decoration materials and daily necessities, the hidden danger of the living environment is greatl

5、y improved. indoor environment pollution has become one of the serious killer on the modern human health, impacting on peoples production and life. therefore, it is particularly important to monitor the indoor environment, not only to be sensitive to detect the concentration of harmful gases, but al

6、so with alarm function, it can always remind the danger. at present on the market also has a lot of indoor environmental monitoring instrumentation, but most of its high price and function relative to a single limited. therefore there is a great need for comprehensive monitoring of indoor temperatur

7、e and humidity and harmful gas intelligent system.this design mainly uses the following several aspects of the function:1 the single chip microcomputer and the temperature and humidity, gas sensor are connected to achieve real-time collection and reading room temperature and humidity values as well

8、as monitoring the gas concentration, to achieve the desired results.2 the design of display circuit is completed by using lcd.3 using buzzer alarm function, when the gas concentration and temperature and humidity value exceeds the set standard value, realize the automatic alarm function.4 when the t

9、emperature and humidity are out of limit, the lcd monitor can prompt and combined with the light emitting diode warning, when the gas concentration exceeds the limit, the light emitting diode is used to alarm.key words: mcu; sound and light alarm; lcd; indoor environment monitoring目次1 绪论 . 1 1.1 研究背

10、景 . 1 1.2 室内环境智能监测系统现状. 1 1.3 设计目的及内容 . 2 2 系统设计方案论证以及总体框架设计. 3 2.1 设计方案论证 . 3 2.1.1 单片机模块的选择及论证 . 3 2.1.2 温湿度监测模块选择与论证 . 3 2.1.3 煤气监测选择与论证 . 4 2.2 总体硬件电路框架. 4 3 硬件系统设计与连接. 6 3.1 温湿度检测模块设计. 6 3.2 a/d 转换器 . 7 3.3 燃气监测模块设计. 7 3.3.1 mq-5 传感器 . 7 3.3.2 燃气监测模块设计 . 9 3.4 at89s52 单片机时钟电路 . 9 3.5 at89s52 单片

11、机复位电路 . 10 3.6 显示电路设计 . 10 3.7 报警模块设计 . 11 4 系统软件设计 . 12 4.1 编程语言选择 . 12 4.2 程序设计流程 . 12 4.2.1 温湿度测量模块 . 12 4.2.2 燃气监测模块 . 13 5 系统调试 . 15 总 结 . 17 致谢. 18 参 考 文 献 . 19 附录一 . 20 附录二 . 21 1 1 绪论1.1 研究背景随着社会的发展，科学技术的提升，生产生活的不断优化，人们的生活水平也在随之不断提高，因此人们也开始越来越重视室内环境发舒适程度。住宅是人们生活的重要物质保障，也是家庭团聚和生产生活的场所，人们的身体是否

12、良好和室内环境的质量有着密不可分的关系。 温湿度在不同季节的变化也会影响到人体的健康。一年中每个季节的温、湿度都会变化，随着温、湿度变化频率不一或多或少都会对人们的身体健康有一定的影响。 美国研究人员调查表明： 适合人体健康温度 的 范围是 18.5 23.6 ， 健 康湿 度 范 围是 45 65rh ， 如 果 在 这 种 室内环境的情况下生活人体内细胞活跃度会有一定的上升，与受到污染的环境相比它还使人精神愉悦，人体寿命更长久一些。每当空气的湿度低于42.6%rh的时候，人体的支气管和粘膜组织细胞的新陈代谢会减缓，对人们的生命安全造成巨大威胁。当空气的湿度超过 63.7%rh时，人体内部会

13、分泌过多的松果激素，从而抑制体内的生长激素和甲状腺激素的分泌，使得受体蛋白减少，调节作用紊乱，与此同时，人就会感到精神不振，浑身乏力。由此可见，室内环境监测装置的研究具有重要的意义。1.2 室内环境智能监测系统现状在国内，我国正处于社会主义发展阶段，各方面实力还有欠缺，基于我国目前状况在我国环境监测系统的研究进程缓慢，监测设备和技术相对于发达国家还是比较落后，还没有达到监测智能化的水平。就我国目前情况来讲，对室内环境监测的仪器还需继续完善。这些系统大多数都是以单片机为主要模板进行设计，从而实现对环境的检测功能。但是随着时代的发展和人们在主体思维模式上的日益重视，我国对有很多研究人员对环境监测系

14、统进行研究，研究成果也将会持续发展。在国外，由于社会发展快、 具有相对发达的环境检测技术， 科研成果相对成熟，所以相关仪器在研发上得到重视，在使用上都得到广泛传播。虽然我国对于环境监测系统的研究起步晚，室内检测技术与国外先进技术相比，仍相对落后，差距依旧很大，在传感器方面，还不能实现智能化，其产品还没有得到大量使用，但向发达国家学习的精神是一直以来不可动摇的，很多厂家或者研究所都在学习和引进国外先进的环境监测技术方案。综上所述，此设计所研究的内容有很大的理论意义和重要的实际使用价值。2 1.3 设计目的及内容通过研究人员的不断努力，已经研发出一些可用于检测的产品，但该产品在市场上的占有率只是一

15、小部分，其中大多数价格偏高，而且也只能检测空气中部分成份，功能种类相对局限单一。因此根据市场调查，非常需要能够综合监测室内有害气体和温湿度的智能系统来保障人们的生活环境，从而有助于提高人们的生活质量。本设计的最终要实现的是适合家用的实时检测空气中有害气体成份、湿、温度在空气中的占有量的多功能监测仪器，还要达到实时监测的效果，这对我们的要求比较严格，并且要达到操作简单方便、 价格低廉的目的。本设计采用了报警模块和lcd 显示模块等，把室内检测功能和环境质量控制有机的结合在一起，以单片机和多种传感器为主体实现智能控制，从一定程度上增加了人体安全指数。该设计主要完成的设计内容如下: （1）温湿度模块

16、：采用 dht11 传感器，该传感器将数字采集技术和信号处理功能结合在一起，很大程度上提高了它的工作效率，并且也是产品走向智能化的重要标志。我们还采用 lcd 显示技术实现对电路显示模块及温、湿度模块设计。（2）报警模块：采用外接蜂鸣器的方法，当检测值超限时，实现快速报警的功能。（3）检测模块：将单片机和温湿度、气体传感器相连接，实现实时采集和读取室内温湿度值以及监测气体浓度。该模块的实现意味着在室内威胁人们身体健康状况的因素降低了许多。3 2 系统设计方案论证以及总体框架设计2.1 设计方案论证2.1.1 单片机模块的选择及论证方案一：选用 at89c51 为主控芯片，它是具有低电压的一种带

17、4k字节 flash存储器的高性能 cmos 8 位微处理器，具有可编程及可擦除的功能。在存储器中还能将三级程序快速锁定， 32 个 i/o 接口，可适用于串行通道模式，两个16 位定时器和相同数量的计数器， 128*8 位内部 ram ，功率消耗低和掉电特有模式，5 个中断控制源，片内包含振荡器和发出脉冲的时钟电路。方案二：选用 at89s52 为主控芯片，它是一种具有8k系统可编程 flash 存储器的低功耗、高性能cmos 8 位微控制器。其中包括32 位 i/o 口线，看门狗定时器已达到实时监测功能， 具有 256 字节 ram ， 三个计数器和相同数量的16位定时器，还有 2 个数据

18、指针。 at89s52还能降低到 0hz状态下进行编程，可提供2 种软件都能在该单片机执行节电模式操作。当cpu处于空闲操作状态时，它是不运行的，但支持 ram 、定时器 / 计数器、中断还能持续运行。当单片机处在掉电模式时，ram 的内部数据进行存储， 振荡器停止工作，单片机全部的功能均处于睡眠状态，一直等到下一个中断信号到来或者复位命令执行，单片机才开始在次工作。通过两种单片机的对比： at89s52不仅能够用于 isp 在线路功能还可用于并行编程，相比较来讲at89c51只能用于并行编程。在计算速度方面，at89c51的运行频率只有 24mhz ，而 at89s52极限运行频率可达33m

19、hz 。从输出编程电压的情况可以看出，at89s52仅仅为 4-5v，而 at89c51 不止要支持正常运行工作5v还需要 vpp供电 12v。 所以选用 at89s52 单片机。2.1.2 温湿度监测模块选择与论证方案一：采用独立元器件连接电路。把温度传感器ltc2996 与湿度传感器tc623ceoa 一起连接到单片机上，从单片机显示模块上读取参数数值后送入显示电路。采用这种方法组成的电路很麻烦，编程比较困难，并且许多元器件在焊接的过程中操作容易出现错误，调试起来更复杂一些，与此同时大大提高了连接电路的成本。方案二：采用由数字采集技术和温度传感器技术组成的温湿度传感器dht11连接电路。它

20、具有较好的实用性和稳固性，有效的温度范围是 0 50，测量准确度4 是 5% ，湿度的范围是 20%rh 90%rh ，非常符合系统的需要。 dht11 的信号传输距离至少 20m ，是用单总线数据传输，有利于各种 mcu 进行连接。它的电压范围仅有3.3 5.5v dc，分辨率为湿度1%rh ，温度 1，具有长期的稳定性，完全互换和超低能耗等功能。综上所述，方案二不仅操作简单， 成本低，而且大大降低了外界对系统的干扰，并且测量精度较高。数字传感器的本质上简化了系统的程序，并减少了利用空间。可从单片机上直接读取经过a/d 转换器信号转变输出的数字信号。因此经过分析比较，采用第二种方案。2.1.

21、3 煤气监测选择与论证方案一：选用催化燃烧式传感器。它是将空气中可燃气体经过传感器的催化燃烧作用检测它在空气中所占比例浓度是否达到爆炸燃点。该传感器是通化学反应让金属表面电阻率发生改变从而构成惠斯登检测桥路。当空气中含有可燃性气体接触到检测元件上时，该气体快速无焰燃烧，并产生热量，随热量的增加金属表面的电阻值逐渐增大，从电桥上会产生一个电压信号，此电压信号强弱与检测到的可燃气体浓度成正比。它的优点是：稳定性好、反应时间短、灵敏度高、错误率低、可控性能强、使用时间约为3 年。方案二：选用气体传感器mq-5连接电路。 它选择的材料是电阻较大的sno2，其工作原理为可燃气体在sno2表面发生化学反应

22、使电阻跟随其发生变化，从而达到监测的目的。 sno2传感器之所以能够被很多科学研究人员所重视原因在于它在低温的环境下能够运行、性能相对比较稳定、检测范围比较广泛等特点。经过两种方案对比，可燃气体传感器 mq-5 操作简单，功能强大，并且经济实惠、更适用于家用。综上所述，本设计采用半导体式传感器mq-5 。2.2 总体硬件电路框架该系统是以 at89s52单片机为核心，通过连接a/d 模块，作用于温湿度传感器的信号处理模块，温湿度的自动报警功能， lcd1602显示及单片机控制等部分，达到预期的效果。通过传感器来检测室内的可燃气体浓度、温湿度的数值，并把检测的数据与设定好的数值相比较，若大于预设

23、值则报警模块启动，若小于预设值则不启动。从而实现对温湿度、可燃气体的浓度等数据的处理功能，并且和声报警系统5 相连接， 在 lcd1602 上显示检测的温湿度数据， 使得人们能够及时处理。流程图如下图 2.1 所示：at89s52温湿度传感器接口电路煤气传感器数码管显示电路报警装置a/d转换器图 2.1 系统流程总图6 3 硬件系统设计与连接3.1 温湿度检测模块设计dht11 是将数字采集与温湿度传感器集成一体、并能够准确的将信号传输给单片机综合型传感器，其技术参数如表3.1 所示。表 3.1 温湿度传感器 dht11 技术参数参数名称技术条件参数名称技术条件供电电压3.3-5.5v dc

24、输出单总线数字信号测量范围温度 1-50湿度 20-90%rh 测量精度湿度 5%rh 温度 2分辨率湿度 1%rh ，湿度 1互换性可完互换长期稳定性癈data2vdd1gnd4u3dht11xtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113

25、p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c527 3.2 a/d 转换器adc0832 为 8 位分辨率在其内部设有模 / 数转换芯片，另外还有两个通道可调换的特性 , 分辨等级很高。 工作时每次模 / 数转换间隔只用32s， 大大提高了运行效率而且可靠性高。通过使能端控制 di 接口， 对信号的进行处理， 从而达到所需的通道。因此本设计将采用具有运行效率高、可靠性强等特点的转换器adc0832

26、为模数转换器件。adc0832 引脚与单片机的连接，分别是cs 、clk 、do 、di。cs 输入高 电平指令时 a/d 芯片不运行，其他端口的电平没有限制。只有当转换器进行信号转换时，at89s52 单片机才发出低电平的指令， 将 cs 端口与 p10 连接变为低电平， 并且持续一段时间等到电平信号转换完成，转换器芯片才开始信号转化，单片机 p12 引脚与 clk 端相连并发出时钟脉冲指令，di 端则与单片机 p13 引 脚相连，然后进行数据信号输入。该连接图如图 3.2 所示。图 3.2 adc0832 与单片机的连接图3.3 燃气监测模块设计3.3.1 mq-5 传感器mq-5构造主要

27、包括微型al2o3 陶瓷管、sno2敏感层和一小块加热器。 成品气敏元器件有 6 个引脚，它上面有 4个引脚是用来接收信号， 剩下的 2 个引脚通过加热器输出电流。 mq-5数据如表 3.2 、表 3.3 所示。mq 这类气体传感器是由活性很大的xtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/t

28、xd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89s52cs1ch02ch13gnd4vcc8clk7di5do6u2adc0832gnd8 金属经过一系列化学反应得到的其氧化物从而构成半导体材料。mq-5 的电阻变化就是在该过程中实现的。在条件允许的情况下，传感器还可以作为还原物，带有负电荷的和此条件下的半导体发生一般化学反应，使半导体表面的氧气减少，以

29、至于该导体表面电势能减小， 从而让传感器的阻值降低。在气体浓度适当的情况下，传感器的电阻值与气体浓度接近成反比，可用以下公式表示：? = ? ? -? (3-1) 式中： rs传感器电阻；a 常数；c气体浓度； 曲线斜率。表 3-2 mq-5 标准工作条件符号参数名称技术条件备注vc 回路电压15v ac or dc vh 加热电压5.0 0.2v ac or dc rl 负载电阻可调rh 加热电阻31 3ph 加热功耗900mvv 表 3-3 mq-5 灵敏度特性符号参数名称技术参数备注rs 敏感体电阻10k-60k （1000ppm甲烷）探测范围：300-5000ppm 液化气、天然气、煤

30、气浓度斜率0.6(r1000ppm/r500ppm 标准工作条件温度、湿度20 2； 65% 5%rh 标准测试电路vc:5.0v 0.1v vh: 5.0v 0.1v 预热时间不少于 48 小时9 3.3.2 燃气监测模块设计mq-5传感器接触到可燃气体时，它会立刻做出反应将可燃气体经过传感器转变成电信号，经过信号放大器将信号放大后传给a/d 转换器，该信号经过该转换器把信号转化为数字信号，最后把信号送入单片机内部，再由单片机发出指令进行下一步操作。具体接线如图 3.3 所示。图 3-3 mq-5 传感器与 adc0832 转换器连接3.4 at89s52 单片机时钟电路采用外部振荡方式，将

31、时钟信号导入微处理器内部，可以让at89s52单片机的信号与振荡器的时钟相统一。具体如图 3.4 所示。图 3.4 时钟电路图xtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t1

32、15p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c52r41kr51k32184u2:alm393c41nfr91kr1010kr1110k50%rv110kd1led-redd2led-greenmq-5h15a1a2b3b4h26xt al218xt al119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t

33、21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c5212x1cryst algndc130pfc230pf1 03.5 at89s52 单片机复位电路不仅振荡电路与单片机工作状态有关，复位引脚同样影响着单片机工作的进行。复位命令就是处理器

34、返回开始状态，然后再一次执行开始命令。 当 res 引脚得到处理器输入低电平的指令时， 该处理器立刻进入复位状态， 直到下一次 res 引脚得到处理器输入的高电平指令，处理器就可以继续运行。如图3.5 所示。图 3.5 单片机复位电路3.6 显示电路设计利用单片机控制lcd1602显示，通过按键来控制温湿度的最高值。如果检测到温湿度发生变化， lcd显示器立即做出相应变化，以达到实时显示的目的。电路图如图 3.6 所示。图 3.6 单片机显示电路xtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0

35、.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89s52vccr110kc310ufgndgnd234567891rp1respack-8vccd714d

36、613d512d411d310d29d18d07e6rw5rs4vss1vdd2vee3lcd1lm016lxt al218xt al119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/

37、a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c521 13.7 报警模块设计声报警功能是由单片机p1.5 引脚控制，蜂鸣器实现声报警功能。 由于温湿度值大于预设值，引脚得到高电平信号，vt 管导通，从而使得蜂鸣器导通。声光报警电路图如图 3.7 所示。图 3.7 报警模块r64.7kr7470buz1buzzerq1mps6562vccgndxtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad3

38、36p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c521 24 系统软件设计4.1 编程语言选择c 语言是在国际上应用最广泛的编程语言之一，它既

39、可以直接对计算机产生控制作用，又涵盖了编程语言的大部分优点，其结构丰富多变，运用起来更加便捷，语言句式简便，程序构造清楚，可用于多种编程平台适应性更强。4.2 程序设计流程4.2.1 温湿度测量模块与温湿度测量电路设计相对应来设计软件模块，将 dht11 传感器感应到的实测值，通过微处理器进行 a/d 转换成数字信号显示在数码管上。以这个数值和预设值相比较，若设定值在1024摄氏度之间时不报警，若在此范围外，则红 色二极管亮起，报警电路启动。如果下次监测得到的实测值在此范围内，则二极 管报警电路停止工作。微处理器发出启动信号，dht11 从低耗能模式开启到高速运转模式，主控制器完成启动信号后，

40、温湿度传感器发出 40bit 的数据，同时开启采集电路，当数据采集结束后，会自动调整回到低耗能模式。微处理器和温湿度传感器交互中：总线保持在高电压位置， 主控制器会将电压降低以此等候温湿度传感器的回响。如 4.1 所示。1 3开始初始化温度值是否超出预设值结束延时采集温湿度值读取温湿度值数值转换传送数码管驱动光报警yn图 4.1 温湿度测量模块流程图4.2.2 燃气监测模块如果燃气浓度超过预设好的值的时候，微处理器at89s52通过 cho 引脚将数字量转变成模拟量，触发光警戒系统当燃气浓度低于设定的值，光报警程序停止工作。1 4流程图如下图 4.2 所示。开始初始化采样数据设定值延时程序气体

41、浓度采样a/d 转换采样数据设定值光报警程序采样数据设定值关闭光报警nnyyyn图 4.2 燃气检测模块1 55 系统调试通过 at89s52控制、温湿度传感器dht11测得数据，最终在lcd1602 显示器上显示最终数值，并且mq-5传感器具有检测气体及报警功能。检测数据仿真图，如图5.1 所示。实物图，如图 5.2 所示（显示为“ rs ：25% temp ：29” ） 。图 5.1 测试数据p2.2p2.5p2.6p2.7p2.5p2.6p2.7r35kgnd234567891rp1respack-8vccvccd714d613d512d411d310d29d18d07e6rw5rs4v

42、ss1vdd2vee3lcd1lm016l6324%rh癈data2vdd1gnd4u3dht11xtal2xtal1aleeapsenrstp0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t2p1.1/t2exp1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.

43、2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c521 6图 5.2 实物图测试结果1 7总 结随着社会的发展，科学技术的提升，生产生活的不断优化，人们的生活水平也在随之不断提高，因此人们也开始越来越重视室内环境发舒适程度。住宅不仅是家庭团聚和生活的场所，而且还是人们生活的重要物质保障，人们的身体是否良好和室内环境的质量有着不可分割的关系，我们知道温湿度和有害气体浓度是标定环境不可或缺的参数，对其准确的测量具有重要意义。本文是针对人们的长期居住场所或者工作场所的室内空气质量而设计的。除了实现室内多种气体的监测以及温湿度监测，还具有声报

44、警功能。本文综合利用单片机、传感器和lcd显示等方面技术，完成了各功能的设计并系统地介绍了软硬件的设计方法。1本文将单片机和传感相结合， 实现了对环境温湿度的采集与读取功能以及气体浓度的报警功能，达到了预期检测效果。2利用 lcd 数码管完成了显示电路的设计。3利用蜂鸣器报警功能，当气体浓度值和温湿度值超过设定的标准值时，实现自动报警功能。4当温湿度超限时， lcd显示器可以立即提示并结合发光二极管报警，当气体浓度超限时采用发光二极管报警。由于时间以及条件所限，本设计还存在很多不足，当然顺着这条思路继续往下做的话，还可以把智能控制系统做的更加的完善与多功能，并有望实现智能家居控制系统的设计工作

45、。在今后的设计中，我将会更加的努力，争取把设计尽可能的最的完美。1 8致谢经过这几个月的忙碌学习，本次毕业设计也已接近尾声。在毕业设计过程中，我遇到了许多困难，在此我要感谢我的指导老师臧义老师给予我的耐心而细致的指导，帮助我解决了毕业设计中遇到的种种问题。还有感谢我的同学朋友们，他们给了我许多的鼓励和帮助，也让我的大学生活充满了欢声笑语。如果没有他们给予我的帮助，这次毕业论文将会变得很困难。这次毕业设计让我学到了很多东西，平常根本不在意的却恰恰很重要的东西在这个过程中让我重新找回它。例如，office办公软件，必要的画图软件protus ，系统调试与仿真，硬件设计以及电路焊接走线。真的是学到了

46、很多东西，锻炼了我的动手能力。在此次软件编程以及硬件设计期间，虽然遇到了许许多多的问题，焦躁过也灰心过，甚至有几次都失去了耐心，但是我要感谢自己没有因此而变得一蹶不振，反而变得更加的努力，一步一个脚印去完成我的毕业设计，毫无疑问是一次无与伦比的人生经历。总之，毕业设计的整个过程让我学到了很多，最重要的是遇到不会的烦，自暴自弃没有用，不要害怕去问别人，或者过于害羞，不敢请教老师。真正的做法是多问多学，多多利用身边的资源去充实自己。懂得感恩，加油！1 9参 考 文 献1 刑凯 基于单片机的室内环境监测系统设计与应用j 广西民族大学，2014，15（3） ：51632 贾劲松室内环境检测技术m 北京

47、：中国环境科学出版社，2009：363 白志鹏室内空气污染与防治m.北京：化学工业出版社，2006：414 study on an agricultural environment monitoring server system using wireless sensor networks j sensors ，2010，10（12） ：1111895 王魁汉温度检测技术现状与展望（上）j ，基础自动化， 1997，62（3） ：l36 褚家美无线传感器网络的硬件设计j 南京大学学报， 2010，13 7 宋小坚可燃气体传感器研究进展j 煤气与热力， 2010，30（5） ：18 8 罗亚萍

48、基于at89c52 单片机的室内有害气体监控系统j 山西电子技术2011，21（2） ：1821 9 袁易君基于单片机室内恒温系统的设计 j 现代企业文化 2008，48 （9） ：464910 许鹏翔基于单片机的燃气预警设计j 数字技术应用 2010，21（2） ：182111 陈洪财单片机原理与应用技术 m 哈尔滨工程出版社， 2014，89 （13） ：677112 孙育才 atme 新型 at89s52系列单片机及其应用 m 北京：清华大学出版社， 2005：5357 13 杨俊单片机原理与实践教程m 北京：清华大学出版社，2011：2814 何钦铭 c 语言程序设计 m 北京：高等教

49、育出版社，2008：7 15 王志宏基于 dht11 的实验室多点温湿度报警系统设计j 山西电子技术， 2011，81（54） ：42212 0附录一总电路图如下：p2.2p2.5p2.6p2.7p2.2p2.6p2.5p2.712x1crystalc130pfc230pfgndr110kr35kgndgnd234567891rp1respack-8r64.7kr7470buz1buzzerq1mps6562vccgndvccvcc7433%rh癈data2vdd1gnd4u3dht11r210kc31nxtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0

50、.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.0/t21p1.1/t2ex2p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c52r41kr51k32184u2:alm

51、393c41nfr91kr1010kr1110k50%rv110kd1led-redd2led-greend714d613d512d411d310d29d18d07e6rw5rs4vss1vdd2vee3lcd1lm016lmq-5h15a1a2b3b4h262 1附录二总程序设计，如下：1.主程序：#include #include #include1602.h / 采用 1602 液晶显示#includedht11.h#define uint unsigned int #define uchar unsigned charuchar idata temp =sd:rs:00% t:00 0

52、; /设置 的湿度值显示uchar idata temp_s =rs:00% temp:00 0;/实时湿度显示uchar idata wsdisplay= ws over:0; / 温湿度超载显示uchar idata ywdisplay= yw over:0;/ 烟雾超载浓度显示uchar idata title0= welcome to:0; /上电显示界面uchar idata title1= zn system 0 ;sbit key3=p30;/功能选择：进行时间和温湿度显示的切换/sbit sw1=p31; / 温湿度调节sbit sw2=p32; / 温湿度调节p25sbit

53、led1=p11;/ 温湿度异常指示sbit led2=p12;/烟雾浓度过高指示sbit baojing=p15;/蜂鸣器报警sbit yw=p22;/烟雾探头uchar idata set;/变量定义uchar idata num1;uchar idata getdata=35;uint idata shangxian=85; / 湿度上线值设置uchar idata temp_h,temp_t,fleg;void conv();void key();void kongzhi();void guangming();void ywjiance();void wsjiance();void a

54、utoled();void guangming()led=0;if(ss=0)led=1;void zhuanhuan()/扫描数据转换2 2temp6=shangxian/10%10+0 x30;temp7=shangxian%10+0 x30;temp12=getdata/10%10+0 x30;temp13=getdata%10+0 x30;temp14=0 xdf;temp15=c;temp_s3=temp_h/10%10+0 x30;temp_s4=temp_h%10+0 x30;/temp_s3=temp_h/10%10+0 x30;/temp_s4=temp_h%10+0 x30

55、;temp_s12=temp_t/10%10+0 x30;temp_s13=temp_t%10+0 x30; temp_s14=0 xdf;temp_s15=c;void main(void) baojing=1;delay(200);lcd_initial(); /液晶初始化gotoxy(0,0);print(title0); gotoxy(0,1);/ 显示起始位置y=0,第一行， y=1 第二行 显示第二行print(title1);/ 内容delay(500);clock();delay(100);while(1) ea=1;it0=1;ex0=1;/ it1=1;/ ex1=1;/

56、ip=0 x01;delay(10); ywjiance();wsjiance();guangming();autoled();delay(10);2 3rh();temp_t=u8t_data_h;temp_h=u8rh_data_h;zhuanhuan();key();/ 按键检测kongzhi();if(key3=0)delay(10);if(key3=0)display();delay(3000);lcd_clear();gotoxy(0,0);/ 显示起始位置y=0,第一行， y=1 第二行 /显示第一行print(temp);/ 内容gotoxy(0,1);/ 显示起始位置y=0,

57、第一行， y=1 第二行显示第二行print(temp_s);/ 内容delay(1);/getdate= getadcresult(0)*3.9;void key() /按键检测程序if(set=0)/ 上限设置if(sw1=0)/上限 减功能delay(50);if(sw1=0) if(shangxian0) shangxian-;else( shangxian=255); if(sw2=0)/上限加功能delay(50);if(sw2=0)if(shangxian=shangxian)|(temp_t35) /此处 设定预设温度gotoxy(0,0);print(wsdisplay);d

58、elay(1000);led1=1;elseled1=0;2.lcd1602.h 头文件#include#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned charvoid delay(uint z) /延时函数uint a,b;for(a=z;a0;a-)for(b=120;b0;b -);sbit lcdrs = p26;sbit lcdrw = p25;sbit lcden = p27;sfr dbport = 0 x80;/端口定义 ,lcdrs 就代表 p10 口,以下同 ./p0=0 x80,p1=0 x90,p2=0

59、 xa0,p3=0 xb0. 数据端口2 6unsigned char lcd_wait(void) /内部等待函数 ,lcd 的显示需要一定的延迟时间.lcdrs=0;lcdrw=1; _nop_();lcden=1;_nop_();lcden=0;return dbport;/向 lcd 写入命令或数据#define lcd_command0 / command#define lcd_data1 / data#define lcd_clear_screen0 x01 / 清屏#define lcd_homing 0 x02 / 光标返回原点void lcd_write(bit style,

60、 unsigned char input) /lcd 写入子函数 ,形参为数据类型和无符号字符型输入.lcden=0;lcdrs=style; /数据类型传递给lcdrslcdrw=0;_nop_();dbport=input;_nop_();/写入的数据传递给dbportlcden=1;_nop_();/注意顺序lcden=0;_nop_();lcd_wait();/调用内部等待函数./设置显示模式 *#define lcd_show0 x04 /显示开#define lcd_hide0 x00 /显示关#define lcd_cursor0 x02 /显示光标#define lcd_no_