【正文】 圖 軟件主程序流程圖 AT89S52單 片 機(jī) 報(bào)警 模塊 氣體檢測(cè) 溫濕度檢測(cè) 按鍵輸入 液晶 顯示 串行 通訊接口 電 源 系統(tǒng)初始化 讀取溫濕度及 AD 轉(zhuǎn)換 器數(shù)據(jù) 顯示數(shù)據(jù)信息 數(shù)據(jù)處理得到實(shí)際 物理量 串口發(fā)送數(shù)據(jù) 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 5 3 第三章 室內(nèi)空氣檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件的各模塊設(shè)計(jì) 控制模塊設(shè)計(jì) 1）單片機(jī)的簡(jiǎn)介與特點(diǎn) 單片 微型計(jì)算機(jī) 簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫(xiě) MCU 表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱 單片微控制器 ，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的 芯片 ，而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用 單片機(jī) 是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 2）單片機(jī)的選擇 系統(tǒng)使用 Atmel 公司的 AT89S52 單片機(jī)為核心控制器，來(lái)完成系統(tǒng)各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，控制執(zhí)行。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成，電路圖如圖 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 6 所示： 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 ① 晶振電路 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是 RST 引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電， RST 端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作 [19]。開(kāi)關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路， RST 端通過(guò)電阻與 VCC 電源接通，通過(guò)電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。其連接電路如圖 所示： 圖 溫濕度傳感器電路圖 氣體檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 氣體檢測(cè)模塊由甲醛傳感器和 MQ135 傳感器組成，主要用于檢測(cè)有害氣體的甲醛、氨氣和苯。 測(cè)量電路是由 CH20 甲醛傳感器； MQ5 氣體傳感器； ADC0809 和放大電路組成。甲醛標(biāo)準(zhǔn)是少于 ，苯小于 氨氣小于 ，溫度上限 28 攝氏度，下限 18 攝氏度，濕度上限 70%RH，下限30%RH。具有 3種信號(hào) 傳送方式 ：定時(shí) 、查詢、中斷。在 調(diào)試 階段也可以作為一個(gè) 重要 的調(diào)試信息輸出接口， 有助于 快速定位項(xiàng)目中隱藏的問(wèn)題。該模塊 的電路如 圖 ： 圖 顯示電路圖 電源供電模塊 穩(wěn)定可靠的電源是系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障，本系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一個(gè) 5V 電源來(lái)提供系統(tǒng)所需。按鍵模塊的電路圖如圖 ： 圖 按鍵電路 系統(tǒng)總電路圖 圖 主電路圖 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 13 4 第四章 室內(nèi)空氣檢測(cè)器的軟件設(shè)計(jì) 編程語(yǔ)言的選擇 在硬件已經(jīng)確定了的基礎(chǔ)上，我們接下來(lái)就要用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要達(dá)到的功能了，即使在硬件不變的情況下，我們改變軟件也能實(shí)現(xiàn)不一樣的功能，所以軟件在整個(gè)環(huán)節(jié)上是十分的關(guān)鍵的。我們常見(jiàn)的有匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言， 匯編的低級(jí)別語(yǔ)言，優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)τ布Y源進(jìn)行準(zhǔn)確的操作，比如寄存器的使用和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的具體位置 [26]。 （ 3） C 語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句。 （ 7） C 語(yǔ)言生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程 序執(zhí)行效率高 。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MCS51 單片機(jī)匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)不斷的發(fā)展，已經(jīng)從普遍的使用匯編語(yǔ)言 過(guò)度到逐漸的使用高級(jí)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)了，單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件也在不斷地發(fā)展， Keil 軟件是當(dāng)前最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列的單片機(jī)軟件，從近幾年各個(gè)開(kāi)發(fā)上對(duì)它的熱衷度就可以看出。 主程序模塊 主程序所實(shí)現(xiàn)功能：與已經(jīng)完成了的硬件相結(jié)合在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣檢測(cè)器的各個(gè)模塊的功能。程序流程圖如圖 所示： N Y N 圖 氣體檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)流程圖 報(bào)警模塊 該室內(nèi)空氣檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)空氣中有毒氣體的濃度狀況設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警模塊，對(duì)于各個(gè)模塊數(shù)值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)發(fā) 出警報(bào)，具有提示我們濃度超標(biāo)的功能。程序流程圖如圖 所示： 圖 報(bào)警軟件設(shè)計(jì)流程圖 顯示模 塊 本系統(tǒng)采用的顯示器是 LCD1602 液晶顯示，通過(guò)單片機(jī)對(duì) LCD 的控制以及 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終顯示器將會(huì)顯示相應(yīng)的名稱以及所對(duì)應(yīng)的濃度值，以此數(shù)據(jù)為指標(biāo)來(lái)判斷我們所檢測(cè)的數(shù)據(jù)是否超標(biāo)，超標(biāo)后將由報(bào)警模塊提示。 至于軟件設(shè)計(jì)，則是采用 proteus 軟件中的 ISIS 和 Keil uVision 進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的檢測(cè)，室內(nèi)有害氣體的檢測(cè)，而且當(dāng)這些檢測(cè)的指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到我們預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)本系統(tǒng)可以適時(shí)的發(fā)出警報(bào)，該功能可以很好的提示我們室內(nèi)的環(huán)境是否達(dá)到最佳。 。 2．室內(nèi)各種因素在一起會(huì)相互作用，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的以百分比率的形式來(lái)輸出，所以以后我們可以引入模糊算法、專家系統(tǒng)等技術(shù)來(lái)進(jìn)一步的提高系統(tǒng)智能決策水平。 6. 本設(shè)計(jì)只是主要針對(duì)檢測(cè)功能，未來(lái)我們能可以將檢測(cè)和調(diào)節(jié)一體化，當(dāng)檢測(cè)到的環(huán)境不達(dá)標(biāo)是可以適時(shí)的調(diào)節(jié)環(huán)境使之達(dá)到舒適健康的標(biāo)準(zhǔn)。方明 .基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［ J].煤礦機(jī)電 .2020(06). [15]張齊 ,杜群 貴 .單片機(jī)應(yīng) 用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 基于 C 語(yǔ)言編程 [M].電子工業(yè) 出版社 ,~128. [16]張道德 .單片機(jī)接口技術(shù) (C51版 )[M].中國(guó)水利水電出版社 ,~247. [17]孫育才 ,王榮興 ,孫華芳編著 .ATMEL 新型 AT89S52 系列單片機(jī)及其應(yīng)用 [M]. 清華大學(xué)出版社 ,2020. [18]張毅剛 .新編 .MCS51單片 機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,~167. [19]鄭偉民 .傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例 [M].中央廣播電視大學(xué)出版社 ,~152. [20]劉強(qiáng)軍 基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)與控制 [期刊論文 ]中國(guó)科技博覽 2020(25). [21]劉崇進(jìn) ,鄭大防 . 氣體傳感器的發(fā)展概況和發(fā)展方向 [J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制 ,1999,7(2):5456. [22]張洪潤(rùn) .傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì) 300例 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,~149. [23] Sores L.. Recent developments in database management and standardisation in the GEOMIND project. [J].Geophysical Transactions,2020,45(4). 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 22 [24] Kelly Denise Lewis. Student performance evaluation package using a Web interface and a database. [M].University of Louisville,2020. [25] Homam Al Bahnassi. RealTime Motion Planning and Simulation of Cranes in Construction. 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[J].2020. 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 23 附錄 附錄一：程序清單 void main() { delayms(1000)。 LCD_write_string(1,0,The 1602LCD Test)。 LCD_Initial()。 } } 2． LCD1602 液晶 顯示 程序 //Port Definitions******************************************************** sbit LcdRs = P2^7。 //P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3= //內(nèi)部等待函數(shù)******************************************************** unsigned char LCD_Wait(void) { LcdRs=0。 _nop_()。//在用 Proteus 仿真時(shí)，注意用屏蔽此語(yǔ)句，在調(diào)用GotoXY()時(shí)，會(huì)進(jìn)入死循環(huán)， //可能在寫(xiě)該控制字時(shí)，該模塊沒(méi)有返回寫(xiě)入完備命令，即 DBPortamp。 LcdRw=0。 _nop_()。 } void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode) { LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode)。 } 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 25 //初始化LCD********************************************************** void LCD_Initial(void) { LCD_Write( LCD_COMMAND, LCD_CLEAR_SCREEN)。 //AC 遞增 , 畫(huà)面不動(dòng) } void LCD_LoadChar(unsigned char user[8], unsigned char place) { unsigned char i。 i++) LCD_Write(LCD_DATA,user[i])。 LCD_Write(LCD_COMMAND,address)。 while(*s!=39。 } } void keyscan() { uchar i。//屏蔽低 3 位 switch(i) //鍵值查詢 { case 0xf0:FuncHCHO()。 case 0xd8:FuncNH3()。 case 0x78:FuncHUM()。//清屏 delay(1)。\039。 display_ad1()。//00010101 P13=0。 lcd_pos(0x01)。) { lcd_wdat(dis4[i])。 } void FuncNH3() { 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 28 uchar i。 lcd_wcmd(0x01)。 while(dis5[i] != 39。 } display_ad()。//00010101 P13=0。 lcd_pos(0x01)。) { lcd_wdat(dis6[i])。 while(dis10[i] != 39。 } TH_convert_display(tem2)。//清屏 delay(1)。\039。//設(shè)置顯示位置 i = 0。//顯示字符 i++。 } void bell_judgeC6H6() { if(den2) bell()。 } // ******* 報(bào)警子程序 **********/ void bell() { PA8255=0x6a。 } void bell2() { P15=0。 } 基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣檢測(cè) 31 5． AM2301 溫濕度 傳感器 程序 //讀傳感器 端口位定義，可修改 sbit Sensor_SDA = P2^1。 buffer = 0。 while(!Sensor_SDA) //檢測(cè)上次低電平是否結(jié)束 { if(++t = 300) { break。