单片机的环境检测系统的设计
摘 要本文以“基于单片机的环境检测系统的设计”作为研究课题，设计了一款能够实现对室内家居环境中的温度、湿度、光照以及烟雾浓度等参数数据进行实时监测的嵌入式系统，与此同时系统还能够将检测到的环境参数实时快速的显示在液晶屏上供用户方便查看，另外系统还实现了当环境参数出现异常时进行灵活报警的功能，所有的预期功能指标都得到了实现，整个系统的设计内容主要分为硬件和软件两个层面。在硬件系统的设计方面，本智能环境检测控制系统将这款STC89C51单片机植入到硬件电路的核心位置，通过它来对片外所有的芯片和传感器进行驱动，使得这些功能电路发挥功能，并将工作过程中需要处理的数据在STC89C51单片机芯片内部进行运算。在软件系统的设计方面，本智能环境检测控制系统以KEIL软件作为开发环境，通过C语言构建智能环境检测控制系统的程序代码，通过最终的机器语言代码实现对主控微处理器的控制，从而实现对片外功能模块的驱动。经过多次的测试后，本智能环境检测控制系统的工作状态都表现的非常稳定，能够正常的执行所有功能，非常适合推向市场进行推广。
目录
一. 引言 1
（一） 智能环境检测系统的发展背景 1
（二） 智能环境检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二. 智能环境检测系统的方案设计 3
三. 系统硬件设计 4
（一） 智能环境检测系统主控电路设计 4
（二） LCD1602液晶屏电路设计 5
（三） 温湿度检测电路设计 6
（四） 烟雾检测电路设计 7
（五） 有源蜂鸣器电路设计 8
（六） 光敏传感器电路设计 9
四. 系统软件设计 11
（一） 智能环境检测系统总体设计 11
（二） 液晶驱动子程序的设计 12
（三） 温湿度采集子程序的设计 12
（四） 烟雾浓度检测子程序的设计 13
（五） 报警子程序的设计 14
（六） 光敏驱动子程序的设计 14
五. 实物制作与调试 16
（一） 实物制作 16
（二） 实物调试 17
结束语 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
0
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 实物图 26
附录五 程序 37
引言
智能环境检测系统的发展背景
本课题所说的这种智能环境检测控制系统在当前的发展现状下主要是通过单片机等微处理器作为其内部的主控核心，将高性能的CPU嵌入后，通过CPU对外部高性能的传感器模块组以及其他功能芯片进行有序的驱动后，实现对系统外部输入信号的接收，随后通过CPU内部高性能的运算模块实现对信号的处理并产生输出结果，通过对输出模块的驱动从而用户可以得到处理结果。最初智能环境检测控制系统的结构功能非常简单，与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远，这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算，很难能够实现一些复杂的逻辑运算，从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能，此时的智能环境检测控制系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建，由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙，因此在元器件较多时，整个智能环境检测控制系统内部的外部体积非常大，所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。现如今的智能环境检测控制系统已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段，整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心，通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制，对于接收信号全部采用数字化处理，由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点，所以智能环境检测控制系统在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数智能环境检测控制系统进行观察和资料翻阅后可以发现，在智能环境检测控制系统发展到当今这个阶段，内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着智能环境检测控制系统的关键核心功能，要实现性能更高的系统，需要同时满足这些条件。现如今的智能环境检测控制系统已经实现了大规模的数字化，很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构，全数字化架构的优点非常显著，对于系统本身来说，工作性能稳定，极少可能会受到外部环境因素的影响；系统的功能优化非常容易实现，只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复，本课题就将以这种数字式的智能环境检测控制系统作为研究对象，设计一款满足课题要求的系统。
智能环境检测系统的国内外发展现状
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份关于国外某所高校的研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款与智能环境检测控制系统相关的传感器模块，这款传感器主要用于监测智能环境检测控制系统在运行过程中的功耗参数并且能够通过特定的接口将检测数据以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到智能环境检测控制系统内部的主控微处理器，这款传感器的实现在一定程度上促进了智能环境检测控制系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对智能环境检测控制系统的研究步伐，虽然在智能环境检测控制系统要实现高性能化还需要借助国外的高性能芯片来作为铺垫，但是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐，希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能智能环境检测控制系统。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能环境检测控制系统，设计了一款能够实现对室内家居环境中的温度、湿度、光照以及烟雾浓度等参数数据进行实时监测的嵌入式系统，与此同时系统还能够将检测到的环境参数实时快速的显示在液晶屏上供用户方便查看，另外系统还实现了当环境参数出现异常时进行灵活报警的功能，实现了如下功能指标：
1.能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将家居环境中的温度、湿度、光照以及烟雾浓度等参数数据显示在屏幕上。
2.配置DHT11型号的温湿度传感器驱动电路，能够在消耗较少单片机资源的情况下实现对环境中温度和湿度两个参数的快速采集，采集速度要快，实现对家居环境中温湿度参数的准确快速检测。
3.配置MQ2型号的烟雾浓度传感器电路，使得智能环境检测控制系统快速测量烟雾浓度的大小并且转换为STC89C51单片机能够识别的电信号，实现对家居环境中烟雾浓度的检测并判断是否发生火灾。
目录
一. 引言 1
（一） 智能环境检测系统的发展背景 1
（二） 智能环境检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二. 智能环境检测系统的方案设计 3
三. 系统硬件设计 4
（一） 智能环境检测系统主控电路设计 4
（二） LCD1602液晶屏电路设计 5
（三） 温湿度检测电路设计 6
（四） 烟雾检测电路设计 7
（五） 有源蜂鸣器电路设计 8
（六） 光敏传感器电路设计 9
四. 系统软件设计 11
（一） 智能环境检测系统总体设计 11
（二） 液晶驱动子程序的设计 12
（三） 温湿度采集子程序的设计 12
（四） 烟雾浓度检测子程序的设计 13
（五） 报警子程序的设计 14
（六） 光敏驱动子程序的设计 14
五. 实物制作与调试 16
（一） 实物制作 16
（二） 实物调试 17
结束语 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
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参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 实物图 26
附录五 程序 37
引言
智能环境检测系统的发展背景
本课题所说的这种智能环境检测控制系统在当前的发展现状下主要是通过单片机等微处理器作为其内部的主控核心，将高性能的CPU嵌入后，通过CPU对外部高性能的传感器模块组以及其他功能芯片进行有序的驱动后，实现对系统外部输入信号的接收，随后通过CPU内部高性能的运算模块实现对信号的处理并产生输出结果，通过对输出模块的驱动从而用户可以得到处理结果。最初智能环境检测控制系统的结构功能非常简单，与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远，这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算，很难能够实现一些复杂的逻辑运算，从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能，此时的智能环境检测控制系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建，由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙，因此在元器件较多时，整个智能环境检测控制系统内部的外部体积非常大，所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。现如今的智能环境检测控制系统已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段，整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心，通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制，对于接收信号全部采用数字化处理，由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点，所以智能环境检测控制系统在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数智能环境检测控制系统进行观察和资料翻阅后可以发现，在智能环境检测控制系统发展到当今这个阶段，内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着智能环境检测控制系统的关键核心功能，要实现性能更高的系统，需要同时满足这些条件。现如今的智能环境检测控制系统已经实现了大规模的数字化，很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构，全数字化架构的优点非常显著，对于系统本身来说，工作性能稳定，极少可能会受到外部环境因素的影响；系统的功能优化非常容易实现，只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复，本课题就将以这种数字式的智能环境检测控制系统作为研究对象，设计一款满足课题要求的系统。
智能环境检测系统的国内外发展现状
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份关于国外某所高校的研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款与智能环境检测控制系统相关的传感器模块，这款传感器主要用于监测智能环境检测控制系统在运行过程中的功耗参数并且能够通过特定的接口将检测数据以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到智能环境检测控制系统内部的主控微处理器，这款传感器的实现在一定程度上促进了智能环境检测控制系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对智能环境检测控制系统的研究步伐，虽然在智能环境检测控制系统要实现高性能化还需要借助国外的高性能芯片来作为铺垫，但是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐，希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能智能环境检测控制系统。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能环境检测控制系统，设计了一款能够实现对室内家居环境中的温度、湿度、光照以及烟雾浓度等参数数据进行实时监测的嵌入式系统，与此同时系统还能够将检测到的环境参数实时快速的显示在液晶屏上供用户方便查看，另外系统还实现了当环境参数出现异常时进行灵活报警的功能，实现了如下功能指标：
1.能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将家居环境中的温度、湿度、光照以及烟雾浓度等参数数据显示在屏幕上。
2.配置DHT11型号的温湿度传感器驱动电路，能够在消耗较少单片机资源的情况下实现对环境中温度和湿度两个参数的快速采集，采集速度要快，实现对家居环境中温湿度参数的准确快速检测。
3.配置MQ2型号的烟雾浓度传感器电路，使得智能环境检测控制系统快速测量烟雾浓度的大小并且转换为STC89C51单片机能够识别的电信号，实现对家居环境中烟雾浓度的检测并判断是否发生火灾。
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