【正文】 這次畢業(yè)設計經(jīng)歷對于以后的學習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們。不僅讓我感恩友情的存在，更讓我認識到團結(jié)的重要。 同時也要感謝我的同學們，他們給與了莫大的幫助。在 郎 老師的指導下，我摸索著前進，思路也日漸清晰。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有了更深入的認識，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。 郎 老師認真治學的態(tài)度，一絲不茍的工作作風讓我受益匪淺。 河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 25 致謝 本文是在我的畢業(yè)設計老師 郎 老師的悉心教導下完成的。 4. 設計了系統(tǒng)程序流程圖 由于時間和條件的限制，本設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。 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計。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。 圖 家居空氣質(zhì)量甲醛含量超標 河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 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 河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 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。然后切換到報警界面，發(fā)出 DANGER!警告如圖 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)量標準判斷環(huán)境質(zhì)量正常，報警系統(tǒng)不啟動 。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)。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。具有十分強大的設計應用功能。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。程序流程如圖 410 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 備YNA /D轉(zhuǎn) 換 圖 測量程序流程圖 甲醛測量模塊軟件設計 甲醛模塊的設計原理是，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)河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 20 生相應的電流信號，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。當檢測到的數(shù)值小于預設值時蜂鳴器關(guān)閉，空氣凈化裝置斷電。當單片機 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。同理，濕度小于 30%時，發(fā) 出燈光報警，同時啟動加濕器。當溫度大于 27℃或小于 16℃時發(fā)出燈光報警，并啟動相應溫度控制系統(tǒng)。單片機在接收溫濕度傳感器 DHT11 傳送的數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)化為相應的溫濕度數(shù)值，發(fā)送至 LCD 液晶顯示器予以顯示。 圖 keil uVision2 軟件操作界面 4． 2 程序流程圖 溫濕度測量模塊軟件設計 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)的軟件設計。 Keil uVision3 是 美國 Keil Software 公司出品的51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)， 該軟件 提供了包括 C編譯 器，調(diào)試器，宏管理器等強大的功能模塊。 圖 電源模塊設計 電路 河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 18 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 程序設計軟件簡介 本文的軟件設計是基于 C語言環(huán)境進行編寫開發(fā)的，相對于匯編語言， C語言具有功能齊全，結(jié)構(gòu)簡單，可讀性強，維護方便等明顯優(yōu)勢。 220V 交流電經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為 12V 交流電壓，再經(jīng)整流橋整流為 14V 直流電，經(jīng)過河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 17 穩(wěn)壓電源 LM7812 與 LM7805 穩(wěn)壓芯片，輸出直流 12V 與 5V 電壓。本文設計的電源模塊由家用的 220V 交流電直接輸入，經(jīng)過變壓器，整流橋，濾波電路，穩(wěn)壓電路最后輸出 +5V 的直流電壓，以供系統(tǒng)各個模塊所使用。當檢測數(shù)據(jù)超出設定值時，引腳輸出高電平，三極管導通，進而報警電路導通，蜂鳴器通電發(fā)出報警聲、二極管導通發(fā)光，即實現(xiàn)了聲光報警的功能。 表 33 LM016L 的指令集 指令功能 控制線 數(shù)據(jù)線 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除屏幕 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 清除屏幕，并把光標移至左上角 光標回到原點 0 0 0 0 0 0 0 0 1 x 光標移至左上角，顯示內(nèi)容不變 設定進入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S I/D=1：地址遞增， I/D=0：地址遞減 S=1：開啟顯示屏， S=0：關(guān)閉顯示屏 顯示器開關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=1：開啟顯示幕 C=1：開啟光標 B=1：光標所在位置的字符閃爍 移位方式 0 0 0 0 0 1 S/C R/L x x S/C=0、 R/L=0:光標左移； S/C=0、 R/L=1：光標右移 S/C= R/L=0：字符和光標左移； S/C= R/L=1：字符和光標右移 功能設定 0 0 0 0 1 DL N F x x DL=1：數(shù)據(jù)長度為 8 位， DL=0：數(shù)據(jù)長度為 4 位 N=1：雙列字 ， N=0：單列字； F=1:5x10 字形， F=0： 5x7 字形 CG RAM 地址設定 0 0 0 1 CG RAM 地址 將所要操作的 CG RAM 地址放入地址計數(shù)器 DD RAM 地址設定 0 0 1 DD RAM 地址 將所要操作的 DD RAM 地址放入地址計數(shù)器 忙碌標志位BF 0 1 BF 地址計數(shù)器內(nèi)容 讀取地址計數(shù)器，并查詢 LCM 是否忙碌， BF 表示 LCM 忙碌 寫入數(shù)據(jù) 1 0 寫入數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)寫入 CG RAM 或 DD RAM 讀取數(shù)據(jù) 1 1 讀取數(shù)據(jù) 讀取 CG RAM 或 DD RAM 的數(shù)據(jù) 此部分電路的接線十分簡答，因為 LM016L 是一個集成的顯示模塊， 2端接 Vcc， 1端， 3端接地， 6 引腳分別與單片機的 2 2 23 引腳連接，單片機的 P1 口與LCM 的數(shù)據(jù)口一一對應相連接，如圖 。各個功能如表 1所示。本文用的 LCM 是一個 16*2 的點陣式字符液晶顯示模塊，液晶顯示模塊是 16 2 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可與 CPU 直接接口，提供兩種界面來連接微處理機： 8位并行及串行兩種連接方式。 在使用 LCD 時，必須有相應的 LCD 控制器、驅(qū)動器對 LCD 顯示器進行掃描、驅(qū)動，以及一定空間的 RAM 和 ROM 來存儲相應的命令和顯示字符的點陣。相比于傳統(tǒng)的 LED 顯示模塊， LCD具有功率小，壽命長等特點，可以實現(xiàn)字符，數(shù)字甚至漢字的 顯示。傳感器 5 號引腳的模擬信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進入單河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 14 片機。此傳感器內(nèi)部成對腳分布的紅外發(fā)光管和光電晶體管，利用光敏原理來工作。 圖 甲醛監(jiān)測模塊電路 檢測模塊設計 GP2Y1010AU0F 傳感器是由日本夏普公司開 發(fā)研制的廣泛用于 檢測的光學空氣質(zhì)量傳感器。從而完成氣信號到電信號的轉(zhuǎn)變。其工作原理為 CH20 在采集家居空氣后，檢測出其中的甲醛氣體，并根據(jù)甲醛氣體濃度，產(chǎn)生一個對應的模擬電流信號。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達 20 米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則，產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝 ,如圖 32 所示 .因 DHT11 是數(shù)字式傳感器 ,所以本設計中將DHT11 直接與單片機的 I/O 口線連接 ,進行溫濕度數(shù)據(jù)的傳輸。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。傳感器包括一個阻式感濕元件和一個測溫元件，可與一個高性能 8 位單片機相連接 ，如圖 31所示。按鍵 手動復位電路見圖 。除了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。 復位電路采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。復位時， PC 初始化為 0000H，程序從 0000H 單元開始執(zhí)行。 外部時鐘源直接接到 XTAL1 端， XTAL2 端懸空，見圖 。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，圖 是 AT89C51 內(nèi)部時鐘方式的電路。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。 表 31 P3 口的第二功能定義 引腳 第二功能 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入口 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出口 0INT 外部中斷 0 輸入 1INT 外部中斷 1 輸入 T0 定時器 0 外部計數(shù)輸入 T1 定時器 1 外部計數(shù)輸入 WR 外部 數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出 時鐘電路設計 時鐘電路產(chǎn)生 AT89C51 工作時所必需的控制信號，在時鐘信號的控制下，嚴格按時序執(zhí)行指令。 河北工程大學科信學院畢業(yè)設計說明書 11 P3口還可提供第二功能。作為通用 I/O 輸入，應先向端口輸出鎖存器寫入 1。 （ 4） P3 口： 8 位，準雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。當作為通用 I/O 輸入時，應先向端口輸出鎖存器寫 1。當 AT89S51 擴展外部存儲器及 I/O 口時， P2口作為高 8 位地址總線用，輸出高 8位地址。 、 ，它們分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。 （ 2） P1 口： 8 位，準雙向 I/O 口 ，具有內(nèi)部上拉電阻。作為通用 I/O 輸入，應先向端口寫入 1。當外擴存儲器及 I/O 接口芯片時， P0