【正文】 嚴格的工程的軟件設(shè)計工作。 LM7805的實物圖如圖 ： 圖 LM7805 的實物圖 在電源的輸出端接入一個發(fā)光二極管來提示電源的輸出電壓是否有電壓輸出。由于 MCS51 系列在我國使用最廣且該系列的資料和能夠兼容的外圍芯片也比較多，特別是 ATMEL 公司 20xx 年推出的新一代 89S系列單片機，故本文采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機作為本系統(tǒng)控制單元的核心部件。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。 VCC：系統(tǒng)電源 3V≤Vcc≤6V。 Ref IN 腳不用時必須接 地，以維持高共模抑制。 RCV420 在滿量程時的電壓下降僅為 ，在環(huán)路中串有其他儀表負載，或者在對變送器電壓有嚴格限制的應用場合非常有用。當室內(nèi)甲醛氣體被內(nèi)部采樣系統(tǒng)吸收后，產(chǎn)生與甲醛濃度成正比的電流值，由于單片機 A/D 采樣的是電壓值，而被檢測的是微量的電流值；因而需要將電流值放大并轉(zhuǎn)換為相應的電壓值。 圖 典型的傳感器響應恢復 (4)初始動作 ： 如圖 所示，當傳感器不通電存放后，再在空氣中通電，無論是否存在還原性氣體，傳感器通電后的最初幾秒鐘，其阻值都會（ Rs）急劇下降，然后逐漸達到一個平穩(wěn)的水平，即為傳感器的初始動作。氣體吸入式探頭通常用于采樣位置接近處理儀器或排氣管道；這種技術(shù)可以為傳感器提供一種速度可控的穩(wěn)定氣流，在氣流大小和流速經(jīng)常變化的情況下，這種方法較值得推薦 [9]。對溫濕度和甲醛的含量的測量及顯示功能 。 室內(nèi)空氣品質(zhì)的監(jiān)測方法及 IAQ 標準 室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測方法 (1)化學分析方法 主要采用空氣取樣，通過一定的化學反應方法，來測定待測的污染物濃度。 IAQ 對健康的影響有以下的特性 :(1)影響范圍大，幾乎涉及所有人群； (2)接觸時間長； (3)污染物濃度低，短期內(nèi)反應不明顯 。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。 數(shù)字顯示 。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)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(nèi)外產(chǎn)品的設(shè)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(chǎn)品操作界面方便，功能加完備。板材中殘留的和未參與反應的甲醛逐漸向周圍環(huán)境釋放，是 室內(nèi)空氣中甲醛的主要來源。 (3)放射性污染 室內(nèi)環(huán)境中放射性污染主要評價指標為氡氣及其子氣體，它是世界衛(wèi)生組 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 9 織確認的主要環(huán)境致癌物之一，其誘發(fā)肺癌發(fā)病率危險系數(shù)僅次于香煙；氡氣無色無味，是不可揮發(fā)的放射性惰性氣體，室內(nèi)氡的來源主要是從底層土壤中析出， 或是由于通風從戶外空氣中進入室內(nèi)，以及從建材中析出；氡的危害是長期累積的，且不易察覺，其誘發(fā)肺癌的潛伏期大多在 15 年以上；新標準規(guī)定，室內(nèi)氡濃度小于 400Bq/m3。目前，氣體的采樣方式主要有兩種 :通過簡單擴散法，或是將氣體吸入檢測器。 (3)傳感器響應特性： 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 15 在工作條件下傳感器先被放入還原性氣體中，其電阻急劇下降，待其穩(wěn)定后，再將其置入潔凈空氣中，傳感器的電阻經(jīng)過很短的時間即恢復到它的初始值。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 17 圖 典型的加熱電壓影響 MQ2 傳感器模塊 簡要說明： (1)尺寸： 32mm X22mm X27mm 長 X 寬 X 高 (2)主要芯片： LM39 ZYMQ2 氣體傳感器 (3)工作電壓：直流 5 伏 (3)特點： 具有信號輸出指示； 雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL 電平輸出 TTL 輸出有效信號為低電 平（當 輸出低電平時信號燈亮，可直接接單片機）； 模擬量輸出 0~5V 電壓，濃度越高電壓越高； 對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度； 具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性； 快速的響應恢復特性； (5)應用： 適用于家庭或工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等監(jiān)測裝置。它包含一個高級運算放大器、一個片內(nèi)精密電阻網(wǎng)絡(luò)和一個精密 10V 電壓基準。為避免由外部電路引入的增益和 CMR 誤差，應按圖示方法接地，并確保最小接地電阻。它能方便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價的測控應用系統(tǒng)；其電路連接圖如圖 ： 圖 TLC549的電路連接圖 TLC549 引腳圖及各引腳功能 : REF+：正基準電壓輸入 ≤REF+≤Vcc+。它應用專用的數(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期穩(wěn)定性。根據(jù)上述幾方面及本課題的實際情況，單片機型號的選擇主要從以下兩點考慮 : 一是要有較強的抗干擾能力。 圖 74HC595 與 AT89S52 的硬件連接圖 電源電路設(shè)計 電源電路如圖 ： 圖 系統(tǒng)電源電路 電源電路中采用 LM7805穩(wěn)壓芯片 。由主程序流程圖可以看出，軟件要實現(xiàn)的主要功能是實現(xiàn)對傳感器信號的數(shù)據(jù)采集，然后進行數(shù)據(jù)的計算、分析、送液晶進行顯示。最后， AT89S52運行速度更高，最高晶振可達到 33MHZ。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 26 DHT11 的典型應 用電路如圖 ： 圖 DHT11 典型應用電路 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊時間 4ms 左右 ,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,具體格式在下面說明 ,當前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下 : 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出。轉(zhuǎn)換時間為 36 個系統(tǒng)時鐘周期，最大為 17us。為了維持高共模抑制，并聯(lián)電阻的匹配很重要。兩個匹配的 75Ω檢測電阻Rs 構(gòu)成對稱輸入，可最程度地抑制 CT腳的共模電壓信號，消除不同輸入端電流在差分電壓轉(zhuǎn)換時的不均衡。300nA/ppm, 4～ 20MA 甲醛模塊 。精確使用MQ 傳感器時應考慮溫、濕度的影響。導致傳感器的阻值 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 13 減小 [13]。不足之處是必須在高溫下工作、對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。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 8 (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；更何況某些附加功能隨著時間的推移 ,效果會越來越差 ,有的甚至不起作用，因此，開窗通風換氣還是改善室內(nèi)空氣品的重要手段。 甲醛的認識 (1)甲醛的特性及危害 甲醛是一種無色，有強烈刺激性氣味的氣體。 室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)的設(shè)計意義 目前由于建筑材料品質(zhì)不一、劣質(zhì)燃料、抽煙、通風不良等原因，室內(nèi)的空氣狀況往往不如室外，雖然大量的空調(diào)系統(tǒng)被應用到室內(nèi)空間，但往往為了節(jié)能，減少自然通風了而利用回風，使 IAQ 進一步惡化，同時出現(xiàn)的舒適性空調(diào)僅著眼于熱舒適，忽視了空氣凈化，從而給人們的健康帶來了一些負面 影響[4]。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)設(shè)計 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)；人的一生中有三分之二的時間是在居室內(nèi)度過的。本文設(shè)計的是家用集環(huán)境污染 (甲醛 ) 、安全（報警功能）、溫度和濕度為一體的便攜式多功能室內(nèi)空氣質(zhì)量測試儀。 (3)我國己經(jīng)建立了有關(guān) 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(nèi)空氣品質(zhì)評估 [7]。 (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；去濕機、加濕機能保持室內(nèi)適當?shù)臐穸?；活性碳高效過濾器 ,能有效過濾室內(nèi)的 CO CO、 VOC、顆粒物等污染物 ,保持室內(nèi)具有較好的空氣品質(zhì)；負離子對人體的健康有益。 甲醛傳感器 I/V 轉(zhuǎn)換 數(shù)字 CO、甲烷傳感器 報警輸出 數(shù)字溫濕度傳感器 功能鍵盤 LCD 顯示 單片機 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 11 (1)半導體型 氣體傳感器的優(yōu)缺點 半導體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點。在工作條件下當傳感器遇到還原性氣體時，氧負離子因與還 原性氣體發(fā)生氧化還原反應而導致其表面濃度降低，勢壘隨之降低（圖 和圖 ）。如圖 所示。 靈敏度 :1200177。當 4－ 20mA 電流輸入對應 0－ 5V 電壓輸出時，要求電路的傳輸阻抗為： VOUT/IIN=5V/16mA=期望的輸出（ 4mA 時 0V， 20mA 時 5V），放大器的輸出必須有一個偏置 : VOS=－ 4mA（ ） =－ 輸入電流信號接至 +IN 端還是接至－ IN 端取決與信號的極性，并經(jīng)過中心抽頭 CT 返回地端。增益值由下式表示： VOUT/IIN=（ RX+RS） 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 22 并聯(lián) 1%。 圖 是 TLC549 的引腳圖： 圖 TLC549的引腳圖 TLC549 工作時序 ： 當 /CS 變?yōu)榈碗娖胶螅? TLC549 芯片被選中， 同時前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位 MSB （ A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK 端輸入 8 個外部時鐘信號，前 7 個 I/O CLOCK 信號的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準備：在第 4 個 I/O CLOCK 信號由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣 /保持電路對輸入模擬量采樣開始，第 8 個 I/O CLOCK 信號的下降沿使片內(nèi)采樣 /保持電路進入保持狀態(tài)并 啟動 A/D 開始轉(zhuǎn)換。 (2)DHT11 的接口電路及通訊過程 建議連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況使 用合適的上拉電阻。其次， AT89S52內(nèi)部增加了片內(nèi)看門狗定時器，這將有利于堅固用戶應用系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。 本設(shè)計選用的事 RTX51 Tiny； 一般地，下面三步是使用 RTX51 Tiny 要實現(xiàn)的： (1) 編寫 RTX51 程序 (2) 編譯并連接程序 (3)測試和調(diào)試程序 軟件系統(tǒng)的流程圖 Y N 圖 主程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 采樣子程序 獲取參數(shù) flag LCD 顯示與 flag 對應狀態(tài) 74Hc08是 CMOS 的 四 2輸入與門 參數(shù)是否超標 報警 結(jié)束 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 35 圖 中斷處理 開 始設(shè) 置 相 應 引 腳 電 平獲 取 鍵 盤 鍵 值是 否 是 該 鍵 按 下YN根 據(jù) 鍵 值 設(shè) 置 f l a g的 狀 態(tài)返 回鍵 值 是 否 是 數(shù) 字 0 ~ 9