单片机的室内环境检测系统
目 录
引言 1
一、 系统总体方案设计 2
（一）总体设计 2
（二）器件选择 2
1、控制芯片的选择 2
2、温湿度传感器的选择 2
3、可燃物传感器的选择 3
4、液晶显示器的选择 3
二、 系统硬件设计 3
（一）主控模块设计 3
1、STC89C52芯片的简介 3
2、STC89C52最小系统 4
（二）温湿度检测模块设计 5
1、DHT11传感器简介 5
2、温湿度检测模块电路 5
（三）CO检测模块设计 6
1、MQ-7传感器简介 6
2、CO检测模块电路 6
（四）显示模块设计 7
1、1602液晶显示器简介 7
2、显示模块电路 7
（五）报警模块设计 8
1、蜂鸣器介绍 8
2、报警模块电路 8
三、 系统软件设计 9
（一）系统主程序 9
（二）显示模块软件设计 9
（三）传感器模块软件设计 10
（四）按键模块软件设计 11
四、 系统分析与调试 12
（一）软件仿真 12
（二）硬件调试 14
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录一 系统总体电路图 19
附录二 PCB图 20
附录三 实物图 21
附录四 源程序 22
引言
在人类的生产生活中，湿度、温度以及可燃气体的实时检测都具有极其重大的意义，无论是医疗、农业还是工业，都广泛的应用了类似的室内监测系统。比如农业为了提高农作物产量而实时检测并调整大棚内温度或是土壤湿度，工业为了检测机器运转情况以及是否存在危险源而对厂房时刻检测，另外比如电子、石油、化工等行业也时刻需要此类检测系统对室内的湿度等指标时刻检测与控制。除此之外，人们日常生活中也会对家中或是办公室内空气湿度进行检测，以此营造更舒适的居住环境。
体的实时检测都具有极其重大的意义，无论是医疗、农业还是工业，都广泛的应用了类似的室内监测系统。比如农业为了提高农作物产量而实时检测并调整大棚内温度或是土壤湿度，工业为了检测机器运转情况以及是否存在危险源而对厂房时刻检测，另外比如电子、石油、化工等行业也时刻需要此类检测系统对室内的湿度等指标时刻检测与控制。除此之外，人们日常生活中也会对家中或是办公室内空气湿度进行检测，以此营造更舒适的居住环境。
随着社会的快速发展，每个领域对温度湿度的要求也逐步提高，而室内监测系统也开始不断地更新。传统的监测系统只能起到传感作用，主要依赖于工作人员不停的巡视，然后手动去测量所需数据并使用笔记本记录显示数据。这种传统的工作方式不仅浪费人力，而且误差较大，精度低，导致由于人工的失误而酿成的事故频频发生。因此我们设计开发了新型的基于单片机STC89C52的智能检测报警系统，实时准确的汇报检测情况，并及时的对危险情况报警，极大程度的节省了成本，提高了效率，降低事故发生几率，在生产生活中具有重大意义。
该设计软件部分采用C语言编程，硬件部分主要采用MQ-7气敏传感器，SHT11温湿度传感器，A/D转换器，LCD1602液晶显示屏，按键模块，蜂鸣器，以及其他相关元件。由于可燃气体种类过多，本系统主要监测其中的一种--一氧化碳。本系统以AT89C52单片机为控制核心，通过以温度、湿度、一氧化碳气敏传感器用来检测空气中相应的信号，外围电路中需要把各个传感器与单片机相连接进行信号的传输，单片机会对发送过来的信号进行分析以及处理，并且将其结果显示于LCD液晶屏上，另外可以为系统设置上下限值，在测得数据超过该值时及时报警并存储相关数据。
一、 系统总体方案设计
（一）总体设计
在焊接硬件和软件仿真之前，我需要先对整个系统进行一个总体设计，根据任务书中要求所要实现的功能，我设计了系统的总体框图，如图1所示。
图1 总体设计方框图
首先，本系统需要包括输入部分和输出部分。输入部分包括两个传感器将检测到的信号输入，以及按键模块中不同按键的输入，对此单片机需要进行不同的分析处理。输出部分包括LCD1602液晶显示器以及声光报警模块。空气中的温湿度以及一氧化碳信号输入后单片机需要将其输出显示在1602液晶显示器上，当信号不在阀值之内时候，需要启动声光报警电路，包括LED灯亮起以及蜂鸣器鸣叫。由此也可以确定整个系统的几个主要模块，以及整个系统运行的流程图。除此之外，还要尽可能的保证电路简单易于搭建，和成本尽可能的低廉。
（二）器件选择
1、控制芯片的选择
STC89C52单片机是在经典款C51单片机的基础上的改良版新型的高性能、低功耗的8位微处理控制器。其工作电压在3.5～5.5V内，拥有8K字节的闪存，SRAM 512个字节，并且具有EEPROM功能可以保存数据不丢失的特点。本单片机拥有多个定时计数器，抗干扰能力较强，速度非常快。故我们将本系统的控制芯片选取为STC89C52。
2、温湿度传感器的选择
本系统中需要监测室内环境中空气的温度和湿度，为了实现该功能我选用了DHT11数字温湿度传感器。本传感器既可以测温度也可以测湿度，属于数字信号输出型的复合式传感器。DHT11使用两种不同的信号采集技术，即温湿度传感技术和数字模块采集技术，可以更加准确实时的测量显示当前室内环境的空气温度以及湿度。其包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，通过接口与单片机相连接，这样做的好处有质量好，响应快，抗干扰能力强，连接方便，结果精准等优点。故在本设计中我采用了DHT11传感器。
3、可燃物传感器的选择
本系统要求检测室内可燃气体浓度，我们选择其中一种比较常见的危险可燃物一氧化碳进行检测。MQ-7传感器使用的气敏材料是在清洁空气中导电率较低的二氧化锡，随着空气中一氧化碳浓度的增大导电率也随之上升。其可检测10~1000PPM的一氧化碳，敏感体电阻小于20KΩ，加热电压只需5V，可适用于-20℃~+55℃的环境温度。鉴于其高灵敏度，稳定性好，寿命长，电信号输出强，选择性优异，我在系统中采用了MQ-7一氧化碳传感器。
4、 液晶显示器的选择
液晶显示模块用作人机交流的媒介，首先
引言 1
一、 系统总体方案设计 2
（一）总体设计 2
（二）器件选择 2
1、控制芯片的选择 2
2、温湿度传感器的选择 2
3、可燃物传感器的选择 3
4、液晶显示器的选择 3
二、 系统硬件设计 3
（一）主控模块设计 3
1、STC89C52芯片的简介 3
2、STC89C52最小系统 4
（二）温湿度检测模块设计 5
1、DHT11传感器简介 5
2、温湿度检测模块电路 5
（三）CO检测模块设计 6
1、MQ-7传感器简介 6
2、CO检测模块电路 6
（四）显示模块设计 7
1、1602液晶显示器简介 7
2、显示模块电路 7
（五）报警模块设计 8
1、蜂鸣器介绍 8
2、报警模块电路 8
三、 系统软件设计 9
（一）系统主程序 9
（二）显示模块软件设计 9
（三）传感器模块软件设计 10
（四）按键模块软件设计 11
四、 系统分析与调试 12
（一）软件仿真 12
（二）硬件调试 14
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录一 系统总体电路图 19
附录二 PCB图 20
附录三 实物图 21
附录四 源程序 22
引言
在人类的生产生活中，湿度、温度以及可燃气体的实时检测都具有极其重大的意义，无论是医疗、农业还是工业，都广泛的应用了类似的室内监测系统。比如农业为了提高农作物产量而实时检测并调整大棚内温度或是土壤湿度，工业为了检测机器运转情况以及是否存在危险源而对厂房时刻检测，另外比如电子、石油、化工等行业也时刻需要此类检测系统对室内的湿度等指标时刻检测与控制。除此之外，人们日常生活中也会对家中或是办公室内空气湿度进行检测，以此营造更舒适的居住环境。
体的实时检测都具有极其重大的意义，无论是医疗、农业还是工业，都广泛的应用了类似的室内监测系统。比如农业为了提高农作物产量而实时检测并调整大棚内温度或是土壤湿度，工业为了检测机器运转情况以及是否存在危险源而对厂房时刻检测，另外比如电子、石油、化工等行业也时刻需要此类检测系统对室内的湿度等指标时刻检测与控制。除此之外，人们日常生活中也会对家中或是办公室内空气湿度进行检测，以此营造更舒适的居住环境。
随着社会的快速发展，每个领域对温度湿度的要求也逐步提高，而室内监测系统也开始不断地更新。传统的监测系统只能起到传感作用，主要依赖于工作人员不停的巡视，然后手动去测量所需数据并使用笔记本记录显示数据。这种传统的工作方式不仅浪费人力，而且误差较大，精度低，导致由于人工的失误而酿成的事故频频发生。因此我们设计开发了新型的基于单片机STC89C52的智能检测报警系统，实时准确的汇报检测情况，并及时的对危险情况报警，极大程度的节省了成本，提高了效率，降低事故发生几率，在生产生活中具有重大意义。
该设计软件部分采用C语言编程，硬件部分主要采用MQ-7气敏传感器，SHT11温湿度传感器，A/D转换器，LCD1602液晶显示屏，按键模块，蜂鸣器，以及其他相关元件。由于可燃气体种类过多，本系统主要监测其中的一种--一氧化碳。本系统以AT89C52单片机为控制核心，通过以温度、湿度、一氧化碳气敏传感器用来检测空气中相应的信号，外围电路中需要把各个传感器与单片机相连接进行信号的传输，单片机会对发送过来的信号进行分析以及处理，并且将其结果显示于LCD液晶屏上，另外可以为系统设置上下限值，在测得数据超过该值时及时报警并存储相关数据。
一、 系统总体方案设计
（一）总体设计
在焊接硬件和软件仿真之前，我需要先对整个系统进行一个总体设计，根据任务书中要求所要实现的功能，我设计了系统的总体框图，如图1所示。
图1 总体设计方框图
首先，本系统需要包括输入部分和输出部分。输入部分包括两个传感器将检测到的信号输入，以及按键模块中不同按键的输入，对此单片机需要进行不同的分析处理。输出部分包括LCD1602液晶显示器以及声光报警模块。空气中的温湿度以及一氧化碳信号输入后单片机需要将其输出显示在1602液晶显示器上，当信号不在阀值之内时候，需要启动声光报警电路，包括LED灯亮起以及蜂鸣器鸣叫。由此也可以确定整个系统的几个主要模块，以及整个系统运行的流程图。除此之外，还要尽可能的保证电路简单易于搭建，和成本尽可能的低廉。
（二）器件选择
1、控制芯片的选择
STC89C52单片机是在经典款C51单片机的基础上的改良版新型的高性能、低功耗的8位微处理控制器。其工作电压在3.5～5.5V内，拥有8K字节的闪存，SRAM 512个字节，并且具有EEPROM功能可以保存数据不丢失的特点。本单片机拥有多个定时计数器，抗干扰能力较强，速度非常快。故我们将本系统的控制芯片选取为STC89C52。
2、温湿度传感器的选择
本系统中需要监测室内环境中空气的温度和湿度，为了实现该功能我选用了DHT11数字温湿度传感器。本传感器既可以测温度也可以测湿度，属于数字信号输出型的复合式传感器。DHT11使用两种不同的信号采集技术，即温湿度传感技术和数字模块采集技术，可以更加准确实时的测量显示当前室内环境的空气温度以及湿度。其包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，通过接口与单片机相连接，这样做的好处有质量好，响应快，抗干扰能力强，连接方便，结果精准等优点。故在本设计中我采用了DHT11传感器。
3、可燃物传感器的选择
本系统要求检测室内可燃气体浓度，我们选择其中一种比较常见的危险可燃物一氧化碳进行检测。MQ-7传感器使用的气敏材料是在清洁空气中导电率较低的二氧化锡，随着空气中一氧化碳浓度的增大导电率也随之上升。其可检测10~1000PPM的一氧化碳，敏感体电阻小于20KΩ，加热电压只需5V，可适用于-20℃~+55℃的环境温度。鉴于其高灵敏度，稳定性好，寿命长，电信号输出强，选择性优异，我在系统中采用了MQ-7一氧化碳传感器。
4、 液晶显示器的选择
液晶显示模块用作人机交流的媒介，首先
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