【正文】 。 的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖 218 所示： 圖 218 1602LCD尺寸圖 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量： 16x2 個(gè)字符芯片 工作電壓： — 工作電流： （ 5V） 模塊兒最佳工作電壓： 字符尺寸： (WH)mm 引腳功能說(shuō)明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（有背光）接口，各引腳說(shuō)明如表 26 所示： 20 表 26 1602 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) 為了使本系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的監(jiān)測(cè)更為直觀，采用了如圖 216 由 2 個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)蜂鳴器構(gòu)成的聲光報(bào)警電路。 A、 B、 C 地址輸入線 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 氣體傳感器出來(lái)的信號(hào)是模擬信號(hào)，而微處理器 STC90C51 只能處理數(shù)字信號(hào)，故需要對(duì)模擬信號(hào)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，由于測(cè)試電路出來(lái)的模擬電壓變化范圍在 0~5V，故選擇性價(jià)比比較合適的 ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下或強(qiáng)烈的紫外線輻射中，會(huì)使性能降低。 氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。下文所述的恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一 過(guò)程。要加速恢復(fù)進(jìn)程 /可參閱 節(jié)的 “ 恢復(fù)處理 ” 。 數(shù)字 0信號(hào)表示方法如圖 210所示 圖 210 數(shù)字 0信號(hào)表示方法 14 數(shù)字 1信號(hào)表示方法如圖 211所示 圖 211 數(shù)字 1信號(hào)表示方法 測(cè)量分辨率 測(cè)量分辨率分別為 8bit（溫度）、 8bit（濕度）。 主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后 ， 延時(shí)等待 2040us后 ， 讀取 DHT11的響應(yīng)信號(hào) ， 主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后 ， 可以切換到輸入模式 ， 或者輸出高電平均可 ， 總線由上拉電阻拉高。 用戶 MCU發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后 ， DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模 式 ，等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后 ， DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào) ， 送出 40bit的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號(hào)采集 ， 用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù) 。傳感器上電后，要等待 1s 以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。1 ℃ 精度 177。4 %RH 0－ 50℃ 177。5 ％ RH 177。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。它應(yīng)用專用的數(shù)字模 塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 鑒于測(cè)量溫濕度的范圍不大，精度要求不高故采用 數(shù)字溫濕度傳感器DHT11。 實(shí)物如圖 24，使用時(shí)的連接電路如圖 25。由于不同氣體對(duì)紅外波吸收程度不同，通過(guò)測(cè)量 紅外吸收波長(zhǎng)來(lái)監(jiān)測(cè)氣體。 (6)接觸燃燒式氣體傳感器 接觸燃燒式氣體傳感器只能測(cè)量可燃?xì)怏w。而電化學(xué)傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)場(chǎng)合。 (3)電化學(xué)氣體傳感器的工作原理 電化學(xué)氣體傳感器是通過(guò)監(jiān)測(cè)電流來(lái)監(jiān)測(cè)氣體的濃度，分為不需供 電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以監(jiān)測(cè)許多有毒氣體和氧氣，后者還能監(jiān)測(cè)血液中的氧濃度。 (2)半導(dǎo)體傳感器需要加熱的原因 半導(dǎo)體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。 傳感器的選用 167。其電路如圖 22 所示： 圖 22 時(shí)鐘電路模塊 167。 7 圖 21 STC90C51 引腳布置 167。片內(nèi)含 4k bytes的可系統(tǒng)編程的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051指令系統(tǒng)及引腳。根據(jù)上述幾方面及本課題的實(shí)際情況，單片機(jī)型號(hào)的 6 選擇主要從以下兩點(diǎn)考慮 : 一是要有較強(qiáng)的抗干擾能力。單片機(jī)對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)字處理后驅(qū)動(dòng)液晶顯示器分別顯示出被測(cè)室內(nèi)空氣中的 VOC 氣體濃度值及溫濕度。室內(nèi)智能空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀體積小，功耗低，操作簡(jiǎn)單，適合應(yīng)用于家庭和社區(qū)的醫(yī)療健康保健，能夠?qū)崟r(shí)知道室內(nèi)空 氣的質(zhì)量。 5 第 2 章 空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì) 167。 功能設(shè)定 （ 1） 顯示部分采用 LCD1602 顯示屏，循環(huán)顯示 各項(xiàng) 測(cè)量 值 的上下限及實(shí)際濃度、實(shí)際溫度、濕度。 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 集 VOC 氣體 及溫濕度監(jiān)測(cè)，顯示與報(bào)警于一體，利用 MCU 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集保證了前臺(tái)數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確，有利于進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)。 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 以單片機(jī)為核心，選擇合適的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量的檢測(cè)。國(guó)內(nèi)的有 :江蘇安普電子工程有限公司生產(chǎn)的 400 型甲醛分析儀、北京賓達(dá)綠創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)的甲醛測(cè)定儀抑一 308 等。這種傳感器可以不需要對(duì)樣品進(jìn)行任何處理就可以測(cè)定，但易受水分子的影響而使晶體震動(dòng)頻率發(fā)生漂移，故基本無(wú)實(shí)用性。 本課題主要研究設(shè)計(jì) 基于量化檢測(cè)的 “ 空氣質(zhì)量檢測(cè)儀 ” 系統(tǒng)，此系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度、濕度、有害氣體的預(yù)警監(jiān)測(cè)，有利于進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量，為人類營(yíng)造一個(gè)健康的室內(nèi)生存空間。美國(guó)專家檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)空氣中存在 500多種揮發(fā)性有機(jī)物，其中致癌物質(zhì)就有 20多種，致病病毒 200多種。2 展望 .............................................. 35 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 37 致 謝 ..................................................................................................... 38 附 錄 ..................................................................................................... 39 附錄一 ................................................ 39 附錄二 ................................................ 40 1 前 言 一、 課題研究的目的及意義 空氣質(zhì)量的好壞反映了空氣污染程度，它是 依據(jù)空氣中污染物濃度的高低來(lái)判斷的 。 硬件調(diào)試方法 ................................ 32 167。 按鍵模塊 .................................... 30 167。 主程序模塊 .................................. 28 167。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路 ............................... 27 167。 的一般初始化過(guò)程 ..................... 24 167。 液晶顯示電路設(shè)計(jì) ................................ 18 167。 氣體傳感器 ................................... 8 167。 STC90C51 主要性能參數(shù)： ....................... 6 167。 課題設(shè)計(jì)的方法 ................................... 3 第 2 章 空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì) ................................................... 5 167。 關(guān) 鍵 詞： STC90C51， 室內(nèi)空氣品質(zhì) ， LCD 顯示 ， 溫濕度 ， VOC 氣體 BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AIR QUALITY TESTER DESIGN ABSTRACT We paid more attention to the environment and health problems especially, indoor air quality (IAQ) conditions with the development of the national economy and the improvement of people39。 本文研究的室內(nèi)便攜式智能空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀 是以室內(nèi)空氣中有毒有害氣體的 監(jiān)測(cè)監(jiān)控為背景， 是以 STC 工公司的一款 8 位超低功 耗單片機(jī) STC90C51 為控制核心，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度，濕度，VOC 氣體的實(shí)時(shí)采集處理、顯示、報(bào)警等功能。人的一生中有三分之二的時(shí)間是在居室內(nèi)度過(guò)的。室內(nèi)智能空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀體積小，功耗低，操作簡(jiǎn)單，適合應(yīng)用于家庭和社區(qū)的醫(yī)療健康保健，能夠?qū)崟r(shí)知道室內(nèi)空氣的質(zhì)量。 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 .................................. 3 167。 STC90C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .............................. 5 167。2. 3 傳感器的選用 ..................................... 8 167。 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) ................................ 18 167。 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 .......... 23 167。 本章小結(jié) ........................................ 26 第 3 章 空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì) ................................................. 27 167。 軟件模塊設(shè)計(jì) .................................... 28 167。 聲光報(bào)警模塊 ................................ 30 167。 常見(jiàn)的硬件故障 .............................. 32 167。1 主要結(jié)論 .......................................... 35 167。 當(dāng)今，人類正面臨 “煤煙污染 ”、 “光化學(xué)煙霧污染 ”之后，又出現(xiàn)了 “室內(nèi)空氣污染 ”為主的第三次環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球近一半的人處于室內(nèi)空氣污染中，室內(nèi)環(huán)境污染已經(jīng)引起 %的呼吸道疾病， 22%的慢性肺病和 15%的氣管炎、支氣管炎和肺癌。早在 1983 年，壓電類甲醛傳感器就已問(wèn)世。 2 在測(cè)試甲醛、苯等害氣體方面， 國(guó)外比較出名的有 :美國(guó) ESC 公司生產(chǎn)的 Z 一 300 甲醛檢測(cè)儀、英國(guó) PPM 公司生產(chǎn)的 PPM400 甲醛檢測(cè)儀 。 3 第 1章 本課題的主要研究?jī)?nèi)容、方法及總體設(shè)計(jì) 167。 167。 系統(tǒng)框圖 圖 11 系統(tǒng)總框圖 主控制器 氣體傳感器 電源 數(shù)字式溫濕度傳感器 AD 轉(zhuǎn)換 輸入鍵盤 聲光報(bào)警 顯示模塊 4 167。 （ 3） 按鍵操作可進(jìn)行測(cè)量 值 范圍的調(diào)整，及手動(dòng)和自動(dòng)測(cè)量的轉(zhuǎn)換。同時(shí)設(shè)計(jì)了聲光報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在參數(shù)超標(biāo)時(shí)及時(shí)的報(bào)警。室內(nèi)空氣中有害氣體通過(guò)傳感器輸出一個(gè)與氣體濃度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào) ,該信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路按一定得采樣頻率將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以便進(jìn)行顯示處理，溫濕傳感器直接與單片機(jī)相連。 STC90C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)因