【正文】 各功能模塊功能描述功能模塊功能描述溫濕傳感器采集模塊對室內(nèi)溫濕度測點進行實時監(jiān)測AD轉(zhuǎn)換模塊核心控制器模塊人機接口模塊無線通訊模塊、濕度測點數(shù)據(jù)傳輸上位機管理模塊根據(jù)軟件設(shè)計的基本要求,采取了如下的措施:。C語言能直接與存儲器、接口電路打交道，也能申請中斷。其中匯編語言和C語言應(yīng)用的較多，匯編語言的機器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)外部事件的發(fā)生并能及時做出處理結(jié)果?？煽啃允擒浖O(shè)計的重要指標，具有較強的抗干擾能力。大大提高系統(tǒng)設(shè)計的效率與質(zhì)量。本章重點介紹了信號采集模擬電路和以主控制器為中心的數(shù)字電路的設(shè)計與工作原理。 本設(shè)計采用集成穩(wěn)壓器7805，C2C30分別為輸入端和輸出端濾波電容，D1為續(xù)流二極管。RST為復(fù)位輸入引腳，可在上電或芯片工作的任何時候?qū)T89S52芯片進行復(fù)位。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。為了使本系統(tǒng)對室內(nèi)空氣品質(zhì)的監(jiān)測更為直觀，采用了由6個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器構(gòu)成的聲光報警電路。CLK時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。增益電阻選用了一個的高精度電阻，則放大倍數(shù)約為100。還可以利用參考端提供一個虛地電壓來放大雙極性信號。AD623的增益(G)是用一個精密電阻Rg設(shè)置的，而不論引腳1和8之間的阻抗如何。AD623與傳統(tǒng)三運放結(jié)構(gòu)儀表放大器(例如AD620)的不同之處是在兩個輸入放大器之前分別加兩個PNP晶體管作為電壓緩沖器，以便向兩個輸入放大器提供共模信號，并且符合電源限輸入運放電路結(jié)構(gòu)的要求。，即DIP、SOIC和小型SOIC三種形式。AD623單電源供電能達到最佳性能。C(AD623B),輸入偏置電流最大25nA。主要特點如下。 因為定電位電解傳感器所輸出的被測對象的信號非常的微弱，放大容易引起電流的失調(diào)，以及零點漂移、自激干擾等。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I/O口模擬該通信時序。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗證兩個傳感器元件的性能。SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理：溫濕度傳感器SHT11將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費電子、自動控制等領(lǐng)域。傳感器的使用壽命與使用時的氣體濃度成反比[17]。之所以說被動,是因為無論過濾膜還是過濾器,經(jīng)過一段時間或長時間使用后,畢竟會因為飽和而失效。 (4)響應(yīng)線性度與測量重復(fù)性這兩項指標與響應(yīng)時間一起是考核傳感器與儀器優(yōu)良與否的重要因素。不同公司生產(chǎn)的傳感器給出的電極電位方式也不一樣，一般為mv級，通常取0mv。但不同公司生產(chǎn)的傳感器輸出信號是不同的,同一公司生產(chǎn)的不同傳感器其輸出信號也不一定相同，故要根據(jù)不同的輸出標準來分析。本課題選用德國Drger公司生產(chǎn)的miniPac系列定電位電解式傳感器，該系列傳感器被廣泛應(yīng)用于輕便型報警器和監(jiān)測器、移動式的監(jiān)測儀、遠程控制的監(jiān)測儀，單元與多元組合式智能化的監(jiān)測器、固定式與壁掛式監(jiān)測儀及精密型智能化的監(jiān)測系統(tǒng)等等。在對電極和工作電極之間的電壓要預(yù)先調(diào)整好,并由一個外部電壓電路保持,其中參比電極作為電路的反饋控制。傳感器在氧化反應(yīng)中,電化學(xué)反應(yīng)中參加反應(yīng)的電子流出工作電極。定電位電解式傳感器是一種濕式電化學(xué)氣體傳感器,它通過測定氣體在某個確定電位電解時所產(chǎn)生的電流來測量氣體濃度?；诒疚牡膶崟r要求和性價比等方面的原因，本系統(tǒng)選用電化學(xué)傳感器中的定電位電解式氣體傳感器。后者因為催化劑的關(guān)系具有廣普特性應(yīng)用更廣。它介于半導(dǎo)體和電化學(xué)之間。不足之處是有壽命的限制一般為兩年。為了消除氣體分子達到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。 (1)半導(dǎo)體型氣體傳感器的優(yōu)缺點半導(dǎo)體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點。 AT89S52單片機與其擴展設(shè)計中采用AT89S52單片機作為本系統(tǒng)控制單元的核心部件并采用8255A用作并行接口。最后，AT89S52運行速度更高，最高晶振可達到33MHZ。因此它具有89C52的全部功能： AT89S52新增加的功能由特殊功能寄存器完成。由于一般室內(nèi)電子電器產(chǎn)品比較多，這對單片機的干擾較大，所以應(yīng)采用抗干擾性能較好的單片機機型。單片機對采樣值進行數(shù)字處理后驅(qū)動液晶顯示器分別顯示出被測室內(nèi)空氣中的甲醛、苯、氨的濃度值及溫濕度。同時設(shè)計了聲光報警系統(tǒng)，實現(xiàn)在參數(shù)超標時及時的報警。另外，氨也可來自室內(nèi)裝飾材料。目前我國對苯及苯系衍生物的室內(nèi)空氣濃度尚沒有標準，一般認為苯含量低于1ppm，乙苯含量低于2ppm即可認為其對人體無害,。目前室內(nèi)裝飾中多用甲苯、二甲苯代替純苯作各種膠、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑。當(dāng)空氣中達到30 mg/m3時可當(dāng)即導(dǎo)致死亡。： 室內(nèi)空氣監(jiān)測指標限度檢測指標單位 濃度 備注溫度℃ 18～28 平均相對濕度 100% 30%～70%甲醛（HCHO） Mg/m3 苯（C6H6） Mg/m3 氨氣（NH3） Mg/m3 甲醛，苯和氨氣是室內(nèi)空氣中常見的三種毒氣： (1)甲醛(HCHO)是一種無色易溶的刺激性氣體，沸點190C，易揮發(fā)，所以在室內(nèi)空氣品質(zhì)研究中，將其歸為VOC，即揮發(fā)性有機化合(Volatile Organic ompounds)。購置新家具后也應(yīng)開窗換氣,向外散發(fā)家具中釋放的VOC等。(4)辯證地看待現(xiàn)有空調(diào)器的一些附加功能所謂空調(diào)器的附加功能,如負離子發(fā)生器、冷觸媒、高效過濾等功能,對改善室內(nèi)空氣品質(zhì)有一定的作用,但所起的作用很有限,不能完全依賴。(3)選用一些室內(nèi)空氣處理設(shè)備配合空調(diào)一起使用如去濕機、加濕機、過濾器、負離子發(fā)生器等。室內(nèi)外的溫差不宜太大,夏季一般溫差維持在6~7℃比較合適,有利于人體進行自我調(diào)節(jié)。(1)開窗通風(fēng)換氣開窗通風(fēng)可以始終保持室內(nèi)具有良好的空氣品質(zhì),是改善住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)鍵。(3)我國己經(jīng)建立了有關(guān)IAQ方面的標準，應(yīng)用于新修訂的節(jié)能暖通規(guī)范條文中，但較為籠統(tǒng)，難以解決具體工程問題，建議全國學(xué)會應(yīng)象美國ASHRAE學(xué)會一樣，單獨建立室內(nèi)空氣品質(zhì)評估。(5)濃度值與健康的關(guān)系不明顯[10]。污染源控制屬于起點控制，而通風(fēng)換氣控制屬于終點控制，每種單一的控制都不能解決目前的IAQ問題，因此IAQ成為現(xiàn)代建筑科學(xué)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、建筑環(huán)境工程、建筑設(shè)計等諸方面的研究課題[9]。人們在人工環(huán)境中所處的時間越來越長，結(jié)果引發(fā)了各種與室內(nèi)環(huán)境相關(guān)的病癥。 本設(shè)計集甲醛，苯，氨氣以及溫濕度監(jiān)測，顯示與報警于一體，利用MCU進行數(shù)據(jù)采集保證了前臺數(shù)據(jù)的及時、準確，有利于進行全方位的評價。(3)數(shù)據(jù)的顯示及報警控制系統(tǒng)。本課題主要集中在IAQ的監(jiān)測、顯示、報警三個方面。在測試甲醛、苯等害氣體方面，國外比較出名的有:美國ESC公司生產(chǎn)的Z一300甲醛檢測儀、英國PPM公司生產(chǎn)的PPM400甲醛檢測儀。早在1983年，壓電類甲醛傳感器就已問世。目前，對于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測具儀表已經(jīng)有很多種，雖然此類儀表成本不是很高，監(jiān)測速度較快，但是絕大數(shù)產(chǎn)品只是用來監(jiān)測，不具備自動控制調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量的能力。香港環(huán)保署的首份IAQ調(diào)查表明香港辦公室和公共場所的IAQ不佳，造成醫(yī)療費、生產(chǎn)力和機電費的損失每年高達176億元[2][3]。據(jù)統(tǒng)計，我國每年有11萬人因IAQ不好而導(dǎo)致死亡。由此造成的病態(tài)建筑綜合癥（SBS－Sick Building Syndrome）：現(xiàn)代都市病，包括頭痛、惡心 疲乏、失眠、記憶力衰退 皮膚、粘膜有刺激感（眼紅、流淚、咽干） 呼吸紊亂等也越來越突出。s life time is spent in the living room. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is on the background of toxic and harmful gases,based on an ATMEL 8bit working ultralow power MCU AT89S52 as control core, which can realize realtime acquisition and processing, display ,alarm and other functions of indoor temperature, humidity, formaldehyde, benzene and ammonia. Equipment powered by lithium batteries, has a good portability and versatility, and use the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor, small size, low power consumption, simple operation, and is suitable for family and munity health care in order to know realtime acquisition of indoor air quality.Key words：AT89S52；IAQ；LCD display；humiture；formaldehyde64 / 62目 錄目 錄 III第一章 緒 論 3 3(IAQ)的重要性 3 3 3 3 3 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 3第二章 室內(nèi)空氣品質(zhì)基本介紹 32．1室內(nèi)空氣品質(zhì)及認識 3 3 3 3 3 3 3 3第三章 室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測儀的硬件設(shè)計 3 3 3 AT89S52單片機簡介 3 AT89S52單片機與其擴展 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3第四章 室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測儀的軟件設(shè)計 3 3 3 3 3 3 AD轉(zhuǎn)換模塊 3 3 3 3第五章 結(jié)論與展望 3 3 3參考文獻 3附 錄 3附錄一 原理電路圖 3附錄二 程序清單 3附錄三 外文翻譯 3外文資料 3致 謝 3第一章 緒 論 (IAQ)的重要性隨著科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)條件、生活水平的改善和提高，建筑結(jié)構(gòu)的封閉化室內(nèi)辦公人員的增加，Indoor Air Quality（IAQ）室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究吸引了越來越多人的關(guān)注。同時設(shè)計了聲光報警系統(tǒng)，實現(xiàn)在參數(shù)超標時及時的報警。嵌入式課程設(shè)計論文題 目： 室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計 院（系）： 計算機與通信學(xué)院 專業(yè)年級： 2011級物聯(lián)網(wǎng) 姓 名 ： 郭盛功 學(xué) 號 ： 11280112 指導(dǎo)教師： 馬維俊 日期： 中文摘要隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對環(huán)境問題及健康問題日益重視，室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）狀況受到越來越多的關(guān)注。儀器采用鋰電池供電，具有良好的便攜性和通用性，并且使用LCD1602點陣式液晶屏顯示菜單，有良好的人機對話界面。s living standard, awareness of environmental issues and health problems increasing emphasis on indoor air quality (IAQ) conditions have been paid more attention to.. Twothirds of people39。據(jù)估計，人的一生平均90%的時間在室內(nèi)度過，室內(nèi)作為現(xiàn)代人類最主要的活動場所之一，其環(huán)境品質(zhì)與人類健康息息相關(guān)。湖南省相關(guān)部門對空氣污染區(qū)及清潔區(qū)910歲兒童為調(diào)查對象，研究空氣污染對兒童免疫力的影響，結(jié)果顯示:污染區(qū)兒童的免疫能力僅為清潔區(qū)兒童免疫能力的1/3。美國的另一項調(diào)查得知由于IAQ惡劣而導(dǎo)致總經(jīng)濟成本的損失每年高達4754億美元(沒有包括對建筑材料及各種器材的損失)。隨著人們對IAQ認識程度的加深，以及健康保健知識的發(fā)展，人們不僅希望知道是什么污染物在作怪，更希望知道污染的濃度水平如何?這種濃度會對健康造成什么短期和長期危害?對存在的污染應(yīng)該如何控制治理? 在這種情況下，設(shè)計開發(fā)一套空氣質(zhì)量監(jiān)測儀表是有現(xiàn)實意義的。氣體傳感器測定甲醛成為近年來甲醛檢測研究的新熱點。但這些儀器的工作原理、響應(yīng)性能、適應(yīng)范圍等都不同。準確測定甲醛、苯、氨等有害氣體的設(shè)備昂貴(如英國PPM公司生產(chǎn)