【正文】 bee more and more serious, people are more and more eager to meet their own homes in the daily basic living while more able to provide themselves with a safe, fortable, warm environment。 本設(shè)計借 鑒了市場現(xiàn)有的產(chǎn)品以及環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)有的研究成果。系統(tǒng)通過搭建的傳感器元件采集家居中溫濕度，甲醛含量以及 含量，并實時顯示上述采集數(shù)據(jù)。為此，人們在需要相應(yīng)的空氣凈化設(shè)備同時，更需要一種簡潔、方便、有效、功能齊全、面向家居的空氣質(zhì)量檢測設(shè)備。I 基于單片機(jī)的 家居空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng) I 摘要 隨著社會的不斷發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的日新月異。將檢測與控制相結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備間的智能聯(lián)動。此外，采集上來的數(shù)據(jù)與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定的整定值比較。集實用性，高效性，經(jīng)濟(jì)性于一身。 To this end, we need the corresponding air purification equipment at the same time, but also need a simple, convenient, effective, plete function, for home air quality testing equipment. The detection and control are bined to realize the intelligent linkage between devices。 This design draws on the existing research results of the existing products and environmental quality of the market。 air quality detection。據(jù)相關(guān)資料顯示，人體的健康會極大的被溫度濕度環(huán)境所影響。而在濕度較大的環(huán)境下，特別是大于 65％ RH 時，松果激素大量產(chǎn)生，促使人體腎上腺素，甲狀腺素含量減少，造成人體興奮度降低，疲憊，沒有活力。 在正常的環(huán)境中含量極少，但隨著我國環(huán)境 質(zhì)量的不斷變差以及 的含量不斷加大，其對人類健康的危害愈發(fā)嚴(yán)重 。甲醛中毒的臨床表現(xiàn)為 眼紅、眼癢、咽喉不適或疼痛、聲音嘶啞、噴嚏、胸悶、氣喘、皮炎等 。我國作為甲醛污染大國，也在近些年制定了相應(yīng)的防范措施。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2 家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀 人類對于溫濕度的測量由來已久，早在中世紀(jì)的歐洲，著名科學(xué)家伽利略就曾有過嘗試。水銀溫度計結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，計量穩(wěn)定，目前依舊被我們廣 泛使用，但缺點是材料易碎，并且不能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量，不具備智能化等功能。正是這種構(gòu)造，讓活性炭顆粒與空氣有著充足的接觸空間，并具備極大的吸附能力，從而實現(xiàn)對空氣的過濾與凈化。但活性炭使用條件較為嚴(yán)苛，需要在流動的空氣環(huán)境中方可起到較好的過濾作用，并且過濾空間面積較小，過濾后若要循環(huán)使用，則必須在日光下進(jìn)行暴曬處理，使活性炭內(nèi)部吸附的氣體分子揮發(fā)掉。年月世界衛(wèi)生組織在《全球大氣質(zhì)量指南》中力推的年均和日均濃度限值分別為 10ug/m 25ug/m根據(jù)全球各國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境空氣污染特征的差異，將環(huán)境空氣質(zhì)量分為三個階段目標(biāo)和一個指導(dǎo)值。特別是電子化的溫度計、濕度計、甲醛測量儀、 凈化設(shè)備等。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 我國在此方面發(fā)展較晚，受困于技術(shù)與材料方面的限制，僅在溫度、濕度單一方面取得了一定成果，在集成性方面還有 待進(jìn)一步發(fā)展。以上這些空氣檢測裝置雖然在檢測有害氣體方面有不錯的性能，但其應(yīng)用范圍主要適用于工業(yè)領(lǐng)域，并不適用與家居環(huán)境空氣的質(zhì)量檢測，可見在家居領(lǐng)域，此項研究仍有極大地研究價值。 設(shè)計目的及內(nèi)容 本文所構(gòu)建出的家居空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)面向于現(xiàn)代家居環(huán)境能夠檢測并顯示出溫度，濕度，甲醛， 各項實時數(shù)據(jù)。本文主要完成的設(shè)計內(nèi)容如下 : （ 1）完成了系統(tǒng)設(shè)計方案論證和總體框架設(shè)計。 （ 5）報警模塊，采用蜂鳴器，指示燈來進(jìn)行報警處理。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 4 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計方案論證和總體框架設(shè)計 設(shè)計要求 本論文要設(shè)計的是一種面向于家居的空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測空氣溫度濕度、 、甲醛等有害氣體。 本文設(shè)計的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)依據(jù)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T188832020 設(shè)計。 系統(tǒng)硬件的選型與論證 單片機(jī)控制器的選型 本文設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)是圍繞單片機(jī)進(jìn)行整體構(gòu)建的，因此選擇一個合適的運轉(zhuǎn)的核心與大腦就是設(shè)計的至關(guān)重要的一部。 (2)在實用性方面 :對特定廠家特定市場生產(chǎn)的單片機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研，通過型號間的縱向比對以及不同產(chǎn)品間的橫向比較，選擇最合適的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)可靠運行。該器件 使用了 ATMEL 公司所研發(fā)的最先進(jìn)的高密度存儲制造技術(shù)，并可與工業(yè)級別的 MCS51指令集與陣腳所兼容。 圖 AT89C51 的外觀及針腳 溫、濕度傳感器的選型 在目前市場上眾多的流行溫度濕度傳感器主要分為兩種。綜上所述，本系統(tǒng)采用集成式的 DHT11 溫濕度傳感器。 DHT11 濕度量程范圍 是 0%RH～ 100%RH,溫度量程范圍是 42℃～ ℃，測量分辨率分別為 12bit（溫度）、 14bit（濕度），在高速或超低功耗的應(yīng)用中也可分別降至 11bit 和 7bit。其中光學(xué)傳感器本身體積較大，使用陳本價高，因此不適用于實時監(jiān)測系統(tǒng)。因此，本設(shè)計中采 CH2O/C10電化學(xué)傳感器 ,如圖?，F(xiàn)有技術(shù)下，檢河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 測、的方法主要有重量檢測法、微量振蕩天平法、射線檢測法、光散射檢測法。此外，采集上來的數(shù)據(jù)與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定的整定值比較。 ATMEL 公司的技術(shù)優(yōu)勢是其 Flash 存儲器技術(shù)，將 Flash 技術(shù)與 80C51 的內(nèi)核技術(shù)相結(jié)合，形成了片內(nèi)帶有 Flash 存儲器的AT89C5X/AT89S5x 系列單片機(jī)。 AT89C51 的上限工作頻率為 33MHz ,其片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu)如圖 ： 圖 AT89C51 片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu) 有如下功能部件和特性： （ 1） 8 位微處理器（ CPU）； （ 2）數(shù)據(jù)存儲器（ 128B RAM）； （ 3）程序存儲器（ 4KB Flash ROM）； （ 4） 4 個 8 位可編程并行 I/O 口（ P0 口、 P1 口、 P2 口和 P3 口）； （ 5） 1 個全雙工的異步串行口； （ 6） 2 個可編程的 16 位定時器 /計數(shù)器； （ 7） 1 個看門狗定時器； 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 （ 8）中斷系統(tǒng)具有 5個中斷源、 5個中斷向量； （ 9）特殊功能寄存器（ SFR） 26個 ； （ 10）低功耗模式有空閑模式和掉電模式，且具有掉電模式 下的中斷恢復(fù)模式； （ 11） 3 個程序加密鎖定位。 （ 3） I/O 口引腳 —— P0、 P P P3，為 4個 8 位 I/O 口。用片內(nèi)振蕩器時，該腳接外部石英晶體和微調(diào)電容。當(dāng)使用外部時鐘源時，本腳懸空。 （ 2） EA/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing， 31 腳 )： EA引腳第一功能，即外部程序存儲器訪問允許控制端。 （ 3） ALE/PROG （ Address Latch Enable/PROGramming， 30 腳） : ALE 為 CPU 訪問外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器提供地址鎖存信號，將低 8位地址鎖存在片外的地址鎖存器中。 （ 4） PSEN （ Program Strobe Enable， 29 腳） :片外程序存儲器讀選通信號，低電平有效。作為通用 I/O 輸入，應(yīng)先向端口寫入 1。 、 ，它們分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。當(dāng)作為通用 I/O 輸入時，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫 1。作為通用 I/O 輸入，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫入 1。 表 31 P3 口的第二功能定義 引腳 第二功能 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入口 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出口 0INT 外部中斷 0 輸入 1INT 外部中斷 1 輸入 T0 定時器 0 外部計數(shù)輸入 T1 定時器 1 外部計數(shù)輸入 WR 外部 數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出 時鐘電路設(shè)計 時鐘電路產(chǎn)生 AT89C51 工作時所必需的控制信號，在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格按時序執(zhí)行指令。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，圖 是 AT89C51 內(nèi)部時鐘方式的電路。復(fù)位時， PC 初始化為 0000H，程序從 0000H 單元開始執(zhí)行。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。傳感器包括一個阻式感濕元件和一個測溫元件，可與一個高性能 8 位單片機(jī)相連接 ，如圖 31所示。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則，產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝 ,如圖 32 所示 .因 DHT11 是數(shù)字式傳感器 ,所以本設(shè)計中將DHT11 直接與單片機(jī)的 I/O 口線連接 ,進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的傳輸。從而完成氣信號到電信號的轉(zhuǎn)變。此傳感器內(nèi)部成對腳分布的紅外發(fā)光管和光電晶體管，利用光敏原理來工作。相比于傳統(tǒng)的 LED 顯示模塊， LCD具有功率小，壽命長等特點，可以實現(xiàn)字符，數(shù)字甚至漢字的 顯示。本文用的 LCM 是一個 16*2 的點陣式字符液晶顯示模塊，液晶顯示模塊是 16 2 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可與 CPU 直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)： 8位并行及串行兩種連接方式。 表 33 LM016L 的指令集 指令功能 控制線 數(shù)據(jù)線 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除屏幕 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 清除屏幕，并把光標(biāo)移至左上角 光標(biāo)回到原點 0 0 0 0 0 0 0 0 1 x 光標(biāo)移至左上角，顯示內(nèi)容不變 設(shè)定進(jìn)入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S I/D=1：地址遞增， I/D=0：地址遞減 S=1：開啟