【正文】 首先按照 SHT11 的啟動、終止等時序編寫時序程序，并對是溫度測量還是濕度測量進行設置。1602 液晶與 CPU 是并口通信，由單片機的 、 、 引腳來控制 1602 的讀寫數據命令功能，單片機 P2 口傳輸數據到 1602 進行顯示。，提高了系統(tǒng)的實時處理事件能力。其結構簡單，容易實現，一般的單片機系統(tǒng)都用此復位系統(tǒng)，還外加一個復位按鍵，可以人為的給芯片加一個復位信號。 圖 ADC0809 管腳示意圖ADC0809 各腳功能如下表 ：表 ADC0809 各腳功能引腳 功能介紹D7D0IN0IN78 位數字量輸出引腳8 位模擬量輸入引腳VCC +5V 工作電壓REF（+） 參考電壓正端REF（） 參考電壓負端START A/D 轉換啟動信號輸入端ALE 地址鎖存允許信號輸入端EOC 轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平OE 輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數據輸出鎖存器。AD623 與傳統(tǒng)三運放結構儀表放大器(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構的要求。 只使用一個外接電阻來設置增益(G),最高增益可以達到 1000，從而給用戶帶來極大的方便。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。在與穩(wěn)定的流量、無吸附特性的氣路、設計合理的前置放大器達到最佳匹配后,響應時間、線性度和測量重復性都等達到很好的效果。最后與前置放大器匹配使用轉換為模數轉換的標準電壓信號[16]。目前因為它的結構關系一般造價頗高[15]。氣體分子在薄膜表面進行還原反應以引起傳感器電導率的變化。AT89S52 單片機是 AT89S 系列單片機中的一種，圖 是一般常用的雙列直插式，它是在現己廣泛應用于工業(yè)控制等各領域的 AT89C52 系列單片機的換代產品。室內空氣中的氨主要來自建筑施工中使用的混凝土添加劑，這些含大量氨類物質的添加劑在墻體中隨著溫度等環(huán)境因素的變化而還原成氨氣，從墻體中緩慢釋放出來。此外，室內空氣品質是一個綜合性的指標，要考慮多方面的因子，借鑒目前國內外常用的 IAQ 監(jiān)測指標，本課題的監(jiān)測指標訂為溫度，濕度，甲醛，苯，氨氣五個參量。(2)合理使用空調包括三方面的內容:一是合理控制室內的溫度濕度。近幾年研究表明， IAQ 還包含其它因素，如空氣溫度、濕度、及氣流速度等，同時注意到 IAQ 是一個變量，涉及到設計、施工、和運行管理等多專業(yè)、多學科。準確測定甲醛、苯、氨等有害氣體的設備昂貴(如英國 PPM 公司生產的PPM400 甲醛儀約兩萬多元)，測定時間較長，每隔一段時間就需進行重新標定，需要專業(yè)人員進行操作，很難連續(xù)測定[6]；目前國內外產品的設計差異主要集中在監(jiān)測傳感器和控制單片機芯片的選用，操作方面國外的產品操作界面方便，功能加完備[7]。美國的另一項調查得知由于 IAQ 惡劣而導致總經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)。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。因此，本系統(tǒng)旨在實現室內空氣溫度、濕度、有害氣體的監(jiān)測及自適應智能調節(jié)，為人類營造一個健康的室內生存空間。 5設計圖紙（插圖）簡潔、規(guī)范、無差錯，設計欄目齊全合理，能正確使用國家標準單位。由此造成的病態(tài)建筑綜合癥（SBS－Sick Building Syndrome）：現代都市病，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。早在 1983 年，壓電類甲醛傳感器就已問世。 總體方案設計 本設計集甲醛，苯，氨氣以及溫濕度監(jiān)測，顯示與報警于一體，利用 MCU進行數據采集保證了前臺數據的及時、準確，有利于進行全方位的評價。(3)我國己經建立了有關 IAQ 方面的標準，應用于新修訂的節(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，建議全國學會應象美國 ASHRAE學會一樣，單獨建立室內空氣品質評估。(4)辯證地看待現有空調器的一些附加功能所謂空調器的附加功能,如負離子發(fā)生器、冷觸媒、高效過濾等功能,對改善室內空氣品質有一定的作用,但所起的作用很有限,不能完全依賴。目前室內裝飾中多用甲苯、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。單片機對采樣值進行數字處理后驅動液晶顯示器分別顯示出被測室內空氣中的甲醛、苯、氨的濃度值及溫濕度。 AT89S52 單片機與其擴展設計中采用 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。它介于半導體和電化學之間。傳感器在氧化反應中,電化學反應中參加反應的電子流出工作電極。(2)電極電位定電位電解傳感器的電極電位決定了傳感器分析被分析氣體的種類、傳感器對各種氣體交叉反應的大小以及傳感器抗交叉反應的能力。溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量[18]。表 SHT 控制命令代碼命令代碼 含義00011 測量溫度00101 測量濕度00111 讀內部狀態(tài)寄存器11110 復位命令，使內部狀態(tài)寄存器恢復默認值，下一次命令前至少等11ms其他 保留SHT11 通過二線數字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。電源限輸出特性使低電源供電條件下，電源輸出級使其動態(tài)范圍達到最大。參考端允許的電壓變化范圍為 如果AD623 相對地輸出，則參考端應接地[21]。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等特點，現在字符型液晶顯示模塊已經是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。大大提高系統(tǒng)設計的效率與質量。C 語言能直接與存儲器、接口電路打交道，也能申請中斷。AD 完成轉換需要一定的時間，AD 應用中我們可以有兩種方法來：，AD 完成模數轉換后會向中斷輸出端輸出一個中斷請求信號，告訴 CPU 轉換已經完成，CPU 可以讀取數據。 顯示電路調試 首先編一段測試顯示電路鏈接是否正確的程序，進行調試。圖 上電初始化按下甲醛鍵顯示當前甲醛濃度如圖 按下溫度鍵顯示當前溫度如圖 圖 溫度檢測顯示按下濕度鍵顯示當前濕度如圖 圖 濕度檢測顯示 本章小結 本次調試過程中遇到了許多問題，例如系統(tǒng)一上電，聲光報警電路就發(fā)出報警聲音而 LED 正常，經程序以及電路檢查，發(fā)現蜂鳴器都是高電平時工作，單片機復位后四個 I/O 口都是高電平，而初始化子程序并沒有對 引腳清零，這就使程序剛運行蜂鳴器就發(fā)出報警了。在本章開始給出了主程序結構流程圖，然后分別對各個子模塊的軟件流程進行介紹。完成初始化后，液晶顯示各個參數為零，CPU 等待傳感器傳入信號及 AD 轉換結束，從而完成當前監(jiān)測參數的正確顯示。C 語言主要有以下特點：用 C 語言編制的程序效率高，占用存儲空間小，運行速度快。這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設計的內容，通過模塊化的設計思想，把一個復雜的單片機系統(tǒng)按照功能劃分成一個個單獨的電路模型，分別進行設計，最后在集成到一起。圖 為聲光報警電路圖的具體連接，其中 DDD5 是綠色發(fā)光二極管，分別對應三種有毒氣體；而 DDD6 是紅色發(fā)光二極管，也分別對應三種有毒氣體[23][24]。它提供一種對輸出引入精密補償的直接方法。AD623 單電源供電能達到最佳性能。通信協議與通用的I2C 總線協議是不兼容的，因此需要用通用微處理器 I/O 口模擬該通信時序。傳感器的使用壽命與使用時的氣體濃度成反比[17]。傳感器的輸出信號隨使用時間的增加而降低,一般來說當其輸出信號降至標稱值的 50%時,這支傳感器就不能再使用了。傳感器的工作過程為:被測氣體由進氣孔擴散到工作電極表面, 在工作電極、電解液、對電極之間進行氧化或還原反應。而電化學傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應用在幾乎所有工業(yè)場合。因此，用它作為室內空氣品質監(jiān)測控制完全可以滿足實時監(jiān)測、報警等要求。 系統(tǒng)硬件結構及原理本文研究的室內便攜式智能空氣品質監(jiān)測儀是以 ATMEL 工公司的一款 8 位超低功耗單片機 AT89S52 為控制核心，系統(tǒng)結構如圖 所示。我國于 1996 年頒布了《居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標準》 ，明確規(guī)定居室空氣中甲醛的最高允許濃度為 即 (2)苯(C6H6)是一種無色具有特殊芳香氣味的液體，沸點為 80176?；钚蕴几咝н^濾器,能有效過濾室內的 COCO、VOC、顆粒物等污染物,保持室內具有較好的空氣品質。(2)由于 IAQ 問題是由多因子、多途徑誘發(fā)的，應將 IAQ 看成一個變量，是設計、施工、維護管理和運行狀態(tài)綜合形成的一個結果，如果單純強調建筑裝修材料污染控制( 起點控制) 或僅依賴通風空調(終點控制)是不可能解決 IAQ 問題，只有從設計、施工維護以及運行管理“全過程控制”才可能真正改善室內空氣品質。第五章:整個系統(tǒng)的仿真調試。因此，本文基于量化監(jiān)測，提出“室內便攜式智能空氣品質監(jiān)測儀”系統(tǒng)，此系統(tǒng)旨在實現室內空氣溫度、濕度、有害氣體的預警監(jiān)測及自適應智能調節(jié)，利用 MCU 進行數據采集保證了前臺數據的及時、準確，有利于進行全方位的評價，為人類營造一個健康的室內生存空間。我國有關部門在 1994 年的一次調查中也發(fā)現，城市室內空氣的污染程度比室外嚴重，有的超過室外 56 倍。 10課題調研文獻檢索能獨立查閱文獻以及從事其它形式的調研，能較好地理解課題任務并提出實施方案；有分析整理各類信息從中獲取新知識的能力。目前，對于室內環(huán)境監(jiān)測具儀表已經有很多種，雖然此類儀表成本不是很高，監(jiān)測速度較快，但是絕大數產品只是用來監(jiān)測，不具備自動控制調節(jié)室內空氣質量的能力。室內智能空氣品質監(jiān)測儀體積小，功耗低，操作簡單，適合應用于家庭和社區(qū)的醫(yī)療健康保健，能夠實時知道室內空氣的質量。鑒于此，人們認識到解決 IAQ 問題的重要性與迫切性，同時 IAQ 問題已經成為建筑環(huán)境、醫(yī)藥衛(wèi)生、智能監(jiān)測、自動控制等研究領域所關心的問題。本文內容安排如下:第一章:室內空氣品質監(jiān)測課題的提出及意義，介紹國內外的研究狀況及確定總體方案。 室內污染物種類及來源分析室內的污染源大致有五類如表 所示:表 室內五大污染源種類 舉例顆粒物 可吸入顆粒物化學污染物 甲醛、苯、甲苯、氨氣、二氧化硫等生物污染物 生物過敏源（貓狗等） 、細菌和病毒放射性污染 氡氣及其衰變子體、地板等釋放的 γ 射線物理污染 噪音、照明不足或過亮、溫濕度過高或過低所引起的相關問題 室內污染物的來源主要有如表 所示的四種來源：表 室內污染物主要來源來源 舉例建筑材料 形成石棉、氡、氨等污染物裝飾材料 產生化學類污染物人的活動 殺蟲劑，清新劑，吸煙，飼養(yǎng)寵物等室外污染物 汽車尾氣，工廠廢氣，煙霧等雖然影響 IAQ 的原因多，但絕大多數由室內環(huán)境自身原因造成的，隨室內容積、通風量、自然清除等而不同。 冬天,空氣較干燥,最好能配備加濕設備,使空氣保持濕潤。甲醛具有強烈刺激性氣味，其毒性主要表現在神經系統(tǒng)及呼吸系統(tǒng)癥狀。目前主要使用國家衛(wèi)生部門 1995年制定的公共場所衛(wèi)生標準中的《理發(fā)店、美容店衛(wèi)生標準》 ，因為理發(fā)店操作中經常使用氨水，所以國家規(guī)定每立方米空氣中氨氣不得超過 毫克[12]。 圖 AT89S52 芯片AT89S52 單片機有以下特點：兼容 MCS51 微控制器；8K 字節(jié) FLASH 存貯器支持在系統(tǒng)編程 ISP1000 次擦寫周期；256 字節(jié)片內 RAM；工作電壓 到；全靜態(tài)時鐘 0Hz 到 33MHz；三級程序加密；32 個可編程 I/O 口；3 個 16位定時/計數器；8 個中斷源；完全的雙工 UART 串行口；低功耗支持 Idle 和Powerdown 模式；Powerdown 模式支持中斷喚醒；看門狗定時器；雙數據指針；上電復位標志此外，AT89S52 和 AT89C 系列單片機相比新增加了許多功能，這將使單片機在工作過程中具備更高的穩(wěn)定性和電磁抗干擾性。傳感器內的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩(wěn)定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導致溫度太低反應不充分。傳感器元件是準確監(jiān)測甲醛、苯、氨氣氣體濃度的關鍵。MiniPac 系列定電位電解式氣體傳感器簡單內部原理如圖 所示，其典型接法如圖 所示。另外,不同公司在生產的傳感器上安裝了過濾膜,或針對不同的傳感器設計了不同的過濾器,這是被動的方法。SHT11 在出廠前，都會在恒濕或恒溫環(huán)境中進行校準，校準系數存儲在校準寄存器中；在測量過程中，校準系數會自動校準來自傳感器的信號，此外，SHT11 內部還集成了一個加熱元件，加熱元件接通后可以將 SHT11 的溫度升高5℃左右，同時功耗也會有所增加。增益精度 %(G=1),增益漂移 25ppm(G=1),輸入失調電壓最大 100μV(AD623B)，輸入失調電壓漂移 1μV/176。由于 AD623 電路結構中的三個運放輸出擺幅都能達到任一電源限，而且其共模電壓范圍可擴展到負電源限以下，所以提高了 AD623 的輸出信號范圍。A、B 、C 地址輸入線ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸