【導(dǎo)讀】隨著社會的不斷發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的日新月異。家庭住所作為人們?nèi)粘Ｆ鹁由；钭詈诵牡膮^(qū)域越來越被人們所關(guān)注。特別是近年來，外界環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重，安全、舒適、溫馨的環(huán)境。為此，人們在需要相應(yīng)的空氣凈化設(shè)備同時，更需要。一種簡潔、方便、有效、功能齊全、面向家居的空氣質(zhì)量檢測設(shè)備。制相結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備間的智能聯(lián)動。示出溫度，濕度，甲醛，各項實時數(shù)據(jù)。主要包括傳感器溫濕度采集，傳感器氣體采集，A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換，LCD液晶顯示，聲光報警等部分。含量，并實時顯示上述采集數(shù)據(jù)。此外，采集上來的數(shù)據(jù)與單片機內(nèi)部設(shè)。定的整定值比較。當(dāng)數(shù)據(jù)不合標(biāo)準(zhǔn)時發(fā)出報警信號并開啟相應(yīng)設(shè)備通知家居主。最后，本文將設(shè)計的系統(tǒng)在PROTUES環(huán)境下進行了仿真，驗證了設(shè)計的正確。本設(shè)計借鑒了市場現(xiàn)有的產(chǎn)品以及環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)有的研究成果。效性，經(jīng)濟性于一身。為今后智能家居的發(fā)展提供了新的思路。

　　

【正文】 界面 4． 2 程序流程圖 溫濕度測量模塊軟件設(shè)計 前面我們搭建出了各傳感器的硬件電路，下面我們針對單片機進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計。根據(jù)前文設(shè)計的溫濕度測量模塊。單片機在接收溫濕度傳感器 DHT11 傳送的數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的溫濕度數(shù)值，發(fā)送至 LCD 液晶顯示器予以顯示。同時與內(nèi)部提前編制好的預(yù)值進行比較。當(dāng)溫度大于 27℃或小于 16℃時發(fā)出燈光報警，并啟動相應(yīng)溫度控制系統(tǒng)。當(dāng)下一次檢測到的數(shù)值小于 23℃或大于 11℃時，熄滅二極管，關(guān)閉溫度控制系統(tǒng)。同理，濕度小于 30%時，發(fā) 出燈光報警，同時啟動加濕器。 軟件設(shè)計流程如圖 48 所示 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 開 始初 始 化延 時采 集 溫 濕 度 值讀 取 溫 濕 度 值LC D顯 示采 集 值 與 整 定 值 比 較燈 光 報 警 啟 動 設(shè) 備YN 圖 溫濕度測量模塊程序流程圖 測量模塊軟件設(shè)計 當(dāng)傳感器檢測到 時，傳感器輸出模擬電壓信號，并傳入 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0832。當(dāng)單片機 I/O 口對 ADC0832 中 CH0 引腳置于高電平時， A/D 轉(zhuǎn)換器開始模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入單片機。數(shù)值在單片機內(nèi)部經(jīng)過處理將數(shù)據(jù)顯示在 LCD 上并與預(yù)設(shè)值比較，大于預(yù)設(shè)值時單片機點亮二極管并發(fā)出報警聲音 ，啟動空氣凈化裝置。當(dāng)檢測到的數(shù)值小于預(yù)設(shè)值時蜂鳴器關(guān)閉，空氣凈化裝置斷電。程序流程如圖 49 所示。 開 始初 始 化延 時采 集G P 2 Y 1 0 1 0 A U 0 F輸出 電 壓 信 號讀 取 P M 2 .5濃 度 值L C D顯 示采 集 值 與 整 定 值 比 較聲 光 報 警 啟 動 設(shè) 備YNA /D轉(zhuǎn) 換 圖 測量程序流程圖 甲醛測量模塊軟件設(shè)計 甲醛模塊的設(shè)計原理是，甲醛傳感器在檢測到甲醛氣體時，硬件自身會根據(jù)濃度產(chǎn)河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 20 生相應(yīng)的電流信號，輸出的電流經(jīng) RCV420 電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓信號，再將此電壓信號經(jīng) ADC0832 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進入單片機，并在 LCD 上顯示。在單片機中，采集數(shù)值在與預(yù)設(shè)值比較，大于預(yù)設(shè)值時 單片機點亮二極管并發(fā)出報警聲音，啟動空氣凈化裝置。程序流程如圖 410 所示。 開 始初 始 化延 時采 集 C H 2 0輸 出 電流 信 號讀 取 甲 醛 濃 度 值LC D顯 示采 集 值 與 整 定 值 比 較聲 光 報 警 啟 動 設(shè) 備YN電 流 信 號 轉(zhuǎn) 化 電壓 信 號A /D轉(zhuǎn) 換 圖 甲醛測量程序流程圖 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 第 5 章 仿真與實驗測試 PROTUES 軟件介紹 在搭建與設(shè)計出軟硬件系統(tǒng)后，下一步，我們就要驗證本文設(shè)計系統(tǒng)的實用性與可行性。在仿真軟件方面，本文采用英國 Labcenter 公司的 PROTUES 軟件進行家居空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的仿真。該軟件繼承了 PROTEL 的界面簡單，上手容易等特點，可在 ISIS 模塊設(shè)計完原理圖之后轉(zhuǎn)到 ARES 模塊進行電路板設(shè)計。具有十分強大的設(shè)計應(yīng)用功能。更為特別的是該軟件支持單片機系統(tǒng)仿真，利用前文提到的 Keil 軟件將編好后的 C 語言程序設(shè)置生成可以識別的 hex 文件格式，從而對所搭建的軟硬件系統(tǒng)進行仿真。仿真電路主要由控制模塊， 檢測模塊，甲醛檢測模塊，溫濕度采集模塊，報警模塊，電源模塊組成，如圖 所示。 圖 家居空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)仿真圖 仿真結(jié)果 由于軟件的元件庫中沒有傳感器模塊的仿真模型，然而各個傳感器的輸出信號幾乎都以脈沖或者電壓的形式輸出 ，因此可以用電位器調(diào)節(jié)電壓大小替代傳感器輸出信號，實現(xiàn)系統(tǒng)的仿真。此外由于 51 單片機 I/0 接口有限，所以在 檢測模塊與甲醛檢測模塊中加入了鎖存器，通過單片機對兩個鎖存器開放閉所控制，實現(xiàn)一個 I/O 接口采集兩項數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的仿真運行結(jié)果如圖 所示。顯示器正常顯示家居環(huán)境各項數(shù)據(jù)：溫度 23℃，濕度 51%， 含量 ，甲醛濃度 ，根據(jù)家居環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判斷環(huán)境質(zhì)量正常，報警系統(tǒng)不啟動 。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 22 圖 家居空氣質(zhì)量正常狀態(tài) 下面我們將模擬報警狀態(tài)，設(shè)置此時家居環(huán)境各項數(shù)據(jù)為：溫度 23℃，濕度 51%， 含量 ，甲醛濃度 時，根據(jù)家居環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，甲醛濃度超標(biāo)，此時系統(tǒng)會顯示環(huán)境各項數(shù)據(jù)如圖 所示。然后切換到報警界面，發(fā)出 DANGER!警告如圖 所示。同時甲醛報警電路發(fā)出聲光報警如圖 所示。 圖 家居空氣質(zhì)量甲醛含量超標(biāo) 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 圖 家居空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)報警界面 圖 家居空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)甲醛報警電路啟動 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 24 總結(jié) 隨著社會的不斷發(fā)展與人們物質(zhì)水平的普遍提高，更環(huán)保，更健康，更舒適的家居環(huán)境，成為人們的首要選擇。本文正是以此為背景設(shè)計出一種基于單片機 的家居環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了實現(xiàn)家居環(huán)境中溫濕度測量以及甲醛與 的檢測，并通過數(shù)據(jù)比較在環(huán)境越限時發(fā)出報警、啟動空氣凈化器等功能。 具體說來，文本主要完成了以下工作： 1．構(gòu)建出以 51 單片機為控制核心，收集各傳感器的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對家居環(huán)境質(zhì)量的檢測。 2．利用 LCD 顯示技術(shù)完成了環(huán)境溫度、濕度及顯示電路的設(shè)計。 3．外接了聲光報警電路，在超過設(shè)定值是自動報警。 4. 設(shè)計了系統(tǒng)程序流程圖 由于時間和條件的限制，本設(shè)計所涉及的一些工作未深入研究，在今后的工作中，將對下述幾個方面進行一些改 進 ,如電器驅(qū)動模塊，無線通訊模塊等內(nèi)容，使之更加智能化。從而進一步向家居智能化靠攏。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 25 致謝 本文是在我的畢業(yè)設(shè)計老師 郎 老師的悉心教導(dǎo)下完成的。在此，我要向自己的老師表達深深的謝意。 郎 老師認(rèn)真治學(xué)的態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)讓我受益匪淺。每當(dāng)我在困難無助無從下手的時候，是 郎 老師給了我最需要的幫助。讓我總能在失落與迷茫時重新振作起來，也讓我對自己的所學(xué)有了更深入的認(rèn)識，更對我今后的人生成長給予了莫大的啟迪這對我們以后成長產(chǎn)生很大的影響與幫助，在此再一次向 郎 老師表達最誠摯的的謝 意。剛開始的時候，我盲目地在網(wǎng)上搜索資料，不知道如何下手，苦苦思索不得結(jié)果，通過與 郎 老師的幾次見面與電話詢問，我受到了很大的啟示。在 郎 老師的指導(dǎo)下，我摸索著前進，思路也日漸清晰。感謝老師的幫助，用他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度幫助我們熟悉自己的專業(yè)，更指導(dǎo)我們認(rèn)識自己。 同時也要感謝我的同學(xué)們，他們給與了莫大的幫助。每當(dāng)我因某一個問題困擾，他們總會在我身邊安慰，給與鼓勵，并幫忙查閱資料，在一起討論解決我的困惑。不僅讓我感恩友情的存在，更讓我認(rèn)識到團結(jié)的重要。 最后，感謝畢業(yè)設(shè)計給了我們學(xué)習(xí)鞏固知識的機會，也讓我們增進了彼 此的友誼，接受到老師許多關(guān)于知識，關(guān)于為人的教導(dǎo)。 這次畢業(yè)設(shè)計經(jīng)歷對于以后的學(xué)習(xí)和工作都將是一筆寶貴的財富，將會使我一生受用，再次感謝幫助我的老師和同學(xué)們。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 26 參考文獻 [1]張曉鳳 .甲醛檢測方法研究進展 .重慶工學(xué)院學(xué)報 .2020 [2]宋涼 .新型蛋白膠的制備及在 UF 樹脂中的應(yīng)用研究： [碩士學(xué)位論文 ].陜西 :科技大學(xué) ,2020 [3] 姚燕婷 .溫濕度控制系統(tǒng) . 上海電機學(xué)院 .2020 [4] 季寶杰 .基于單片機的溫室自動控制系統(tǒng)設(shè)計 .計算機測量與控制 .2020 [5]王明芳 .便攜式室內(nèi)環(huán)保監(jiān)控儀的研制 : [碩士學(xué)位論文 ].西安 : 西安科技大學(xué) ,2020 [6]甘勇 .數(shù)字溫濕度傳感器 DS18B20 在多點測溫系統(tǒng)中的應(yīng)用 .河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 .2020 [7]包立 .基于 SI4432 的可燃氣體報警儀設(shè)計 :[期刊論文 ].儀表技術(shù)與傳感器 .2020 [8]褚家美 .無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計 .南京大學(xué)學(xué)報 .2020 [9]毛春奎 .基于 CAN 總線的自動氣象站系統(tǒng)的研究與開發(fā) : [碩士學(xué)位論文 ]. 南京：南京信息工程大學(xué) ,2020 [10]馬天 .甲醛分析儀現(xiàn)場檢測技術(shù) [J].中國測試技術(shù) .2020 年 05 期 [11] 羅亞萍 .基于 AT89C52 單片機的室內(nèi)有害氣體監(jiān)控系統(tǒng) .山西電子技術(shù) .2020 [12] 袁易君 .基于單片機室內(nèi)恒溫系統(tǒng)的設(shè)計 .現(xiàn)代企業(yè)文化 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