基于单片机的室内环境监测系统设计本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 以AT89S52单片机为控制核心设计分析了可 用于对室内环境进行监测和报警的控制系统。该系统使用传 感器技术等单片机控制技术实现了对家居环境的温湿度、煤 气浓度与甲醛浓度的采集、显示与状态报警等功能。文章首 先对系统的硬件结构和各模块功能进行了分析，然后从软件 设计的角度对各功能的实现进行了阐述，最后对其应用优势 进行了总结。 关键词 AT89S52；单片机；室内环境；监测；控制 TP274 1671-7597（2014）01-0029-02单片机具有可编程、损耗低、应用场景灵活多变、实 现功能多样等特点，以单片机作为控制核心的控制与监测系 统得到了广泛的关注和发展。随着生活条件的改善，人们对 家居环境的需求逐渐提升，为实时监测家居环境中的空气质 量，及时调整与控制家居环境中的温湿度等，基于单片机的 综合监控系统在室内环境监测中获得了普遍的应用。利用单 片机作为主控核心酒精检测仪，配合使用多种传感模块和数据处理模 块，可以非常高效便捷的对家庭环境中的温湿度、气体等进 行数据采集与分析，一旦家居环境出现异常，系统可以及时 报警，若配合使用无线通信技术和无线通信模块，还可以实 现远程管理和控制，使得家居生活逐渐向自动化、智能化方 向发展。

系统总体结构基于单片机的室内环境监测系统可实现的功能应该包 括以下几部分内容：数据处理与功能控制、环境参数采集与 传输、显示与报警。基于该理念可将整个室内环境监测系统 设计为如图1 所示结构。 系统总体结构框图其中，主控制核心部分可以使用AT89S52 单片机，其 具有8K 的可编程存储器和256 个字节的数据存储器，可使用 的输入输出端口为32 位，该单片机还具有3 个定时/计数 器，可通过中断的方式实现高级中断行为的处理，能够满足 监测系统的控制与管理需求。温湿度检测模块可以使用DHT11 传感器，该传感器可以将采集到的温度和湿度模拟信号转换 为数字信号进行传输与处理，具有稳定性高、可靠性高等特 点。其可辨别的温度范围为0 到50，分辨率为1，湿度 范围为20%到90%，分辨率为1%RH，可满足应用需求。煤气检 测与传感模块可以使用MQ-5 半导体式气体传感器。甲醛检测 模块可以使用CH20/C-10 电化学传感器，该传感器结构简 单，性能稳定，基本能够满足家庭使用需求。其他如报警电 路、控制电路等适配简单，只需要满足系统功能需求即可。 若希望系统具有无限通信功能，则只需要在单片机的 输入输出端口添加无限传输模块即可。

硬件功能2.1 整体功能 整个硬件系统中单片机作为主控核心，外围连接传感 器电路、报警电路以及控制电路等模块。系统工作时各传感 器会定时对周围环境中的温度、湿度、气体浓度等参数进行 采集和量化，得到的数据被传输到单片机中进行数值比较， 若所采集到的数据信息在正常范围以内，则单片机将该数据 信息输出至显示单元进行实时显示，并控制系统重新执行数 据采集工作；若所采集到的数据信息已经超出正常范围，则 单片机通过其输出端口向报警电路发送报警信号，并向控制 单元输出控制信号，由控制单元控制其所连接的换气扇或阀 门等工作，遏制环境的进一步恶化。 2.2 各模块具体功能 1）温湿度监测模块。系统中所使用的温湿度传感器具 有自校准信号输出功能。其分别使用感湿元件和测温元件对 家居环境中的空气湿度和空气温度进行采集和数字化处理， 所处理后的数据可通过四位引脚实现数据的传输。该模块所 使用的传输方式为单线制串口传输，故其传输距离远，可在 重点关注位置进行布置。 2）甲醛监测模块。为实现对环境中甲醛含量的检测， 甲醛监测模块需要由甲醛探头和数据传感器两部分构成。探 头负责对室内环境中的空气进行采样分析，生成一个与甲醛 浓度相关的电流信号，然后该电流信号被转化为可识别和处 理的电压信号进行传输。

3）煤气监测模块。该模块主要是使用气敏元件对家居 环境中的天然气、液化气等敏感，可以将检测到的信息转化 为电流号，再经由MQ-5 传感器将电信号转化为模拟电压信 号，经过模数转换后，获得最终可识别和处理的数字电信 3）模数转化模块。该模块主要用于将煤气检测数据与甲醛检测数据转化为单片机可识别的数字信号。系统所使用 的模数转化模块为ADC0832，该芯片可将模拟信号转换为8 数字信号，即分辨率为256，其采用双通道模式进行数据转换，故转换时间短，转换稳定度高。 4）单片机模块。该模块主要负责相关数据的接收和控 制信号的传输等功能。AT89S52 单片机可进行并行输入输出， 可以外接多个数据输入输出单元，具有非常广泛的适用性。 系统中环境监测系统，单片机除了外接传感器传输端口外，还连接了显示 单元、报警单元以及控制单元。 5）换气扇控制电路。该电路模块主要负责在系统检测 到室内被检测气体含量超出预定范围时的排风换气等工作环境监测系统， 这样可以有效降低家居生活中危险情况发生的可能性。该部 分模块可以使用光电耦合器件控制换气扇的启停。当需要换 气扇工作时，控制电路向光电耦合器发送控制电平使其处于 导通状态，从而使得换气扇线路变为通电状态，当需要换气 扇停止工作时，只需要发送停止控制电平即可断开换气扇的 电源输入。

6）燃气阀门控制电路。该电路模块主要负责控制燃气 阀的通断状态。该部分电路由光电耦合器、晶闸管以及电磁 阀等三部分构成。其中电磁阀为直动式，其接收到正向脉冲 时会变为开启状态并保持，接收到反向脉冲时会关闭并保 持。实际应用中只需要适时适当调节单片机控制信号输出电 平即可实现对燃气阀门的控制。 软件功能3.1 温湿度测量功能实现 单片机中预设家居环境的正常温度为10到30，湿 度为30%到60%。系统上电后各模块进行初始化，然后经过一 定的时延后，单片机向传感器发送工作信号，控制传感器进 行温湿度采集，采集得到的信息被转换为数字信号后被传输 到单片机单元进行数值转换和数值分析甲醇报警器，转换的目的在于将 相关信息转换为显示器可识别的数据进行数值显示，分析的 目的在于将相关弄信息与预设值进行比较，若环境参数值不 在预设值范围内，则单片机驱动光报警装置进行报警。同 时，单片机控制温湿度采集单元继续进行参数采集，参数恢 复正常状态时，单片机输出控制信号取消报警。 制方式、时间和数据长度设置方面，为适应系统需求，可使用单总线的格式进行数据通信，通信时间间隔控制在4 ms， 数据长度控制为40bit，该长度内既包含数据信息，还包含校 验信息。

温湿度采集单元处于空闲状态时运行在低功耗模式 下，处于工作状态时运行在高速模式下。这种工作方式对于 实现能源节约具有现实意义。 3.2 煤气测量功能实现 煤气测量的软件设计思路与温湿度测量实现方式类 似，均由单片机控制实现，即首先在单片机中存储一个煤气 正常范围，然后在系统上电后进行模块初始化，并经过一定 时延后接收控制信号进入环境空气采集状态。所采集到的信 息经过模数转换后传输到单片机中进行处理和分析，处理结 果被传送到显示单元进行显示，而分析结果则需要进行进一 步的判断。若测量值大于预设值，则系统进入延时状态，等 待下一次测量结果，若所得到的测量结果恢复至正常范围 内，则认为上次测量结果是由某些干扰或可控原因所引起 的，不需要报警，若所得到的测量结果仍旧超出正常范围， 则确认家庭环境中出现煤气泄漏，单片机控制报警单元发出 报警信号环境监测系统，同时单片机向控制单元发送控制信号，关闭阀门 切断气源，打开排气扇进行通风。当系统监测结果恢复到正 常状态时可关闭蜂鸣器，但仍旧打开光报警器，以便于后续 的检查与处理。 3.3 甲醛测量功能实现 该功能实现流程与上述两个功能类似，但相较于上述 两个功能而言，甲醛测量与控制实现更为简单，只需要执行 数据采集与结果显示即可。

需要说明的是，为便于用户观察，可以使用不同的发 光二级管来显示不同的报警类型，如使用最为醒目的红色发 光二级管显示煤气测量信息、使用黄色发光二级管显示甲醛 测量信息、使用绿色发光二级管显示温湿度测量信息等。 总结随着家庭生活条件的改善，人们对家居环境的安全性 和舒适度提出了更高更新的要求。为满足人们日益增长的使 用需求，可以使用单片机作为控制核心实现家居环境相关参 数的测量与监控。本文所述系统中所使用的AT89S52 单片机 成本低，功能丰富，配合使用多种传感器和外围电路可以很 好很方便的实现室内环境的监测，配合使用LED 显示模块、 蜂鸣器报警模块、报警模块、光电耦合控制模块等还能实现 对实时监测结果的显示和处理等功能。该系统使用方便，对 于推动室内环境监测自动化、智能化的发展具有重要意义。 参考文献 [1]于波.基于单片机的室内环境监测系统设计[D].中 国海洋大学，2011. [2]柴恒蕾.基于单片机的温度测控系统设计[J].企业 技术开发，2011，30（6）. [3]费红波，吉锤.可燃气体报警器及其检测标定系统 的设计[J].江苏现代计量，2010（1）. 的智能化公寓安防测控系统设计[J].电子设计工程，2011，19（13）. 文档资料：基于单片机的室内环境监测系统设计 完整下载 完整阅读 全文 下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档:基于STM32F103C8 单片机的可遥控自动条幅悬挂机 基于 Simulink 的直接序列扩频通信系统设计 CATIA 软件在汽车研发设计领域的 应用 JavaScript 语言解释器的设计与实现 STK 北斗导航系统对GPS 导航 性能增强研究 模糊PID 技术在粮仓温度控制的应用 纳米材料在功能纺织 品方面的应用及研究进展 基于MSP430MCU 的无线低功耗智能环境监测系统 设计 黑龙江省科技企业孵化器发展现状分析与对策研究 数字集群通信在 中国民航空管系统的发展应用研究 基于AD9833 函数信号发生器的设计 化工企业水化验分析初探 企业信息技术战略的实施与企业核心竞争力优势 分析 数字油 最新最全【学术论文】【总结报告】 【演讲致辞】【领导讲话】 【心得体会】 【党建材料】 【常用范文】【分析报告】 【应用文档】 免费阅读下载 *本文收集于因特网，所有权为原作者所有。若侵犯了您的权益，请留言。我将尽 快处理，多谢。*

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