【正文】 容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 第 4 腳： PS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 本課題所要顯示的數(shù)據(jù)一共有 6 個(gè)，分別是有毒氣體的濃度和室內(nèi)的溫度、濕度的范圍和測(cè)量值，故選用 2 行 16 個(gè)字符的 LCD1602 作為顯示模塊，滿足顯示要求。 CLK 時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為 500KHz）。為降低熱傳導(dǎo)， DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物 15 質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。 當(dāng)最后一 bit數(shù)據(jù)傳送完畢 后， DHT11拉低總線 50us， 隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 數(shù)據(jù)格式 ： 8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗(yàn)和 數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于 “ 8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) ” 所得結(jié)果的末 8位。1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 16 16 16 Bit 重復(fù)性 177。 11 表 21 DHT11傳感器信息 型號(hào) 測(cè)量范圍 測(cè)濕精度 測(cè)溫精度 分辨力 封裝 DHT11 20－ 90％ RH 0－ 50℃ 177。每個(gè) DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。溫濕度傳感器一般是測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量。 (7)光學(xué)式氣體傳感器 光學(xué)式氣體傳感器主要包括紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型等等，主要以紅外吸收型為主。 9 (4)半導(dǎo)體傳感器和電化學(xué)傳感器的區(qū)別 半導(dǎo)體傳感器因其簡(jiǎn)單低價(jià)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是又因?yàn)樗倪x擇性差和穩(wěn)定性不理想目前還只是在民用級(jí)別使用。不足之處是必須在高溫下工作、對(duì) 氣體或氣味的選擇性差、元件參數(shù)分散、穩(wěn)定性不理想、功率高等方面。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地工作。 由于高度的通用性和出色的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)采用宏晶公司產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8位單片機(jī)的 STC90C51作為控制器。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。 （ 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。 167。 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 。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。1 主要結(jié)論 .......................................... 35 167。 聲光報(bào)警模塊 ................................ 30 167。 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。 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) ................................ 18 167。 STC90C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .............................. 5 167。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。 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。 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。 氣體傳感器 ................................... 8 167。 的一般初始化過(guò)程 ..................... 24 167。 主程序模塊 .................................. 28 167。 硬件調(diào)試方法 ................................ 32 167。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。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。 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)。 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。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。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。 7 圖 21 STC90C51 引腳布置 167。 傳感器的選用 167。 (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。 (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。 實(shí)物如圖 24，使用時(shí)的連接電路如圖 25。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。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。4 %RH 0－ 50℃ 177。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。 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。要加速恢復(fù)進(jìn)程 /可參閱 節(jié)的 “ 恢復(fù)處理 ” 。 氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。 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。 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。 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(xiě)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。 第 15 腳：背光源正極。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 167。 本章小結(jié) 本章首先介紹了便攜式室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的硬件結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)功能，該儀器以 8 位單片機(jī) STC90C51 作為控制核心，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，完成了有毒氣體濃度信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、聲光報(bào)警電路等的設(shè)計(jì)。） 27 第 3 章 空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì) 167。系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生并能及時(shí)做出處理 結(jié)果。 C 語(yǔ)言能直接與存儲(chǔ)器、接口電路打交道，也能申請(qǐng)中斷。 ，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理事件能力。程序開(kāi)始時(shí) ，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)的各寄存器、 RAM、定時(shí)器裝載初值、中斷設(shè)置及各模塊初始化等。 液晶顯示模塊 本設(shè)計(jì)所用的顯示器件為 1602 液晶面板，該液晶能顯示 32 個(gè)字符，滿足顯示要求。已滿足用戶對(duì)環(huán)境條件檢測(cè)要求的不同，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交流。 (2)器件失效：元器件失效主要是因?yàn)槠骷旧硪褤p壞或性能不符合要求，或者是由于組裝錯(cuò)誤造成的元器件失效，如電解電容 、二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。若上述的一切都正常，則硬件調(diào)試的準(zhǔn)備工作完成。 調(diào)試完成后將程序?qū)?protues 中進(jìn)行仿真， 觀察系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果 如圖 43。 3．系統(tǒng) C51 語(yǔ)言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，顯示板界面非常友好，使得操作者在使用該系統(tǒng)時(shí)就像是在操作一臺(tái)實(shí)際的控制儀器一樣。 5．可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他家電相聯(lián)系， 將把家庭中原來(lái)孤立、各不相關(guān)的設(shè)備統(tǒng)一起來(lái)。 萬(wàn)事開(kāi)頭難，從研究課題，搜集材料，到正式投入設(shè)計(jì)，我花費(fèi)了很多時(shí)間和精力。從黃老師那里 ，我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且懂得許多做人的道理和生活的真諦，這些都是一輩子受用的財(cái)富，讓我受益匪淺，終生難忘。 sbit EOC=P3^2。 sbit led1=P3^5。//AD 讀取數(shù)據(jù) unsigned char flag。 //濕度第二行數(shù)據(jù) unsigned char shiZ,shiX,wenZ,wenX,check。 i。 } /*******1602 顯示 *******************************************/ /**********寫(xiě)命令 **********/ void lcd_write_(uchar c) { delay_1ms(5)。 } /**********寫(xiě)數(shù)據(jù) *************/ void lcd_write_dat(uchar c) { delay_1ms(5)。 RS=0。 //顯示清屏 } /*********顯示單個(gè)字符 **********/ void ShowChar(uchar pos,uchar c) { unsigned char p。 while((*p)!=39。 _nop_()。 m } beep = j。039。+VOC1[11])。+WEN2。 } else Beep(0,0)。039。 led1=led2=1。 case 1:led1=led2=0。 } /*********VOC 調(diào)用的顯示函數(shù) ***********/ void VOCdisp(void) { ShowString(0,VOC1)。) { 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 44 ShowChar(l++,*(p))。 //是第二行則命令代碼高 4 位為 0xc else p=pos+0x80。 lcd_write_(0x38)。 RS=1。 RS=0。 i。 /*********延時(shí) *******************************/ void delay_1ms(uint x) { uchar i。 uchar WEN1[]=wen:。 unsigned char num=0。 /*****按鍵管腳定義 ******/ sbit key_U=P2^0。同時(shí)也對(duì)同組同學(xué)的 幫助 表示衷心的感謝。但是，對(duì)于很多新的嘗試，我還 是有所拘束。 7. 本設(shè)計(jì)的主要強(qiáng)調(diào)智能化和人性化，例如可以適用于特殊人群 ——病人，他們可以把舒適的環(huán)