室内环境检测仪设计【字数：9883】
室内环境检测仪设计[160515203228369x]
本设计是基于单片机，对室内温湿度及PM2.5值的检测。以52单片机作为主控单片机，用DHT11传感器作为检测温湿度传感器模块，用GP2Y1014AU粉尘传感器作为检测PM2.5值的传感器模块，用PCF8591模块作为A/D（模数）转换模块，加上电源电路模块，复位电路模块，最终在1602液晶上显示温湿度值和PM2.5的值。本文介绍了课题背景，分析了系统设计内容和思路。然后写了硬件部分包括传感器的选型和介绍，用Altium Designer设计储硬件出电路图。紧接着就是软件部分，画出程序框图，用Keil编写程序。最终对实物进行烧录和调试，然后对实物存在的一些问题进行完善，完成本次设计。目录
1.绪论 1
1.1课题研究的基础、现状与趋势 1
1.2课题研究的目的及意义 1
1.3论文章节安排 2
2.系统总体设计方案 3
2.1设计内容 3
2.2设计思路 3
2.3传感器的选型 3
2.4系统硬件总体设计 4
3.硬件部分 5
3.1 AT89C52单片机 5
3.1.1 AT89C52单片机介绍 5
3.1.2 AT89C52单片机硬件结构 5
3.1.3 AT89C52单片机引脚说明 5
3.2 DHT11温湿度传感器 7
3.2.1 DHT11产品概述 7
3.2.2传感器性能说明 7
3.2.3传感器串行接口 8
3.2.4传感器引脚说明 9
3.3 GP2Y1014AU粉尘传感器 10
3.3.1 GP2Y1014AU粉尘传感器介绍 10
3.3.2传感器驱动条件 10
3.3.3传感器数值检出方法 10
3.3.4传感器浓度特性数据 11
3.3.5 PM2.5标准 12
3.4 PCF8591转换模块 12
3.4.1 PCF8591介绍 12
3.4.2引脚功能 12
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3.4.3性能指标 13
3.4.4通信模式 13
4.设计硬件电路图 14
4.1设计硬件电路图 14
4.1.1单片机最小系统模块 14
4.1.2 DHT11温湿度模块 15
4.1.3 PM2.5模块 16
4.1.4 A/D转换模块 16
4.1.5 液晶显示模块 17
5.软件程序部分 18
5.1程序总框图 18
5.2 框图程序 18
5.2.1初始化 18
5.2.2液晶显示 19
5.2.3获取温湿度值并显示 19
5.2.4获取PM2.5值并显示 20
5.2.5看门狗相关函数 22
6.烧录程序及调试 23
6.1烧录程序 23
6.1.1烧录准备 23
6.1.2烧录时状态 24
6.1.3烧录完成 24
6.2 调试实物 25
6.2.1温度测值 25
6.2.2湿度测值 26
6.2.3 PM2.5测值 27
6.2.4数据分析 28
7.总结与展望 29
7.1课题总结 29
7.2课题展望 29
7.3可持续发展 30
参考文献 31
附录 32
致谢 39
1.绪论
1.1课题研究的基础、现状与趋势
现如今，经济科技水平提高，人们对室内环境的要求越来越高。现在许多室内环境检测设施一般都存在成本较高，及时性差等缺点，难以满足人们对室内检测的要求。因此本文设计了基于52单片机的室内环境检测系统，来测量室内的温湿度及PM2.5的值，并分析数据传输到液晶上显示。现今社会进步，经济不断发展的同时，人们对环境也造成了很大的危害。最近随着空气质量的不断恶化，人们最多提及的就是保护环境，为我们生活环境创造一片蓝天。因为PM2.5值的上升，让近几年涌现出一大批的空气净化系统，可见现在人们对空气质量非常重视。但是还是很多人并不是太了解PM2.5浓度高的危害，更没有采取有效的措施去应对和规避。由于对于这方面的不断的研究，人们对PM2.5还是有了些许的认识，也意识到降低PM2.5浓度的重要性，采取相应措施降低PM2.5浓度。
在国内，我们在科技水平等各方面的实力相较于其他发达国家还有所欠缺。目前，我国对环境监测系统的研究尚未到位，监测设备和技术相对落后，尚未达到智能监测水平。就中国目前的情况而言，室内环境监测仪器的研究需要继续深化。这些系统中的大多数都是以单片机为主要模板设计的，以实现环境的检测功能。但是，随着时代的发展和科学技术水平的提高，中国研究人员不断研究环境检测系统，研究成果将越来越突出。在国外，社会发展快，具有相对于我国较先进，相对成熟环境检测技术。同时国外也重视相关仪器的研发，因此国外在使用此类检测仪器比较广泛。我国对传感器的研究尚未实现智能化，产品尚未得到广泛应用，但向发达国家学习的精神始终不可动摇。许多制造商和研究机构正在学习和引进国外先进的环境检测技术。坚信我国能对环境检测方面的科研有所深入及有所成果，让室内环境检测的仪器更加智能化，使用也更加广泛。
1.2课题研究的目的及意义
虽然我国开发了许多可用于环境测试的产品，但市场份额不高，而且其中大部分价格高，只能检测空气中的某些成分。因此，根据市场调查，需要能够检测室内环境的智能系统来提醒人们改善生活环境，从而提高人们的生活质量。温湿度变化对人体还没有什么伤害，但是空气中小颗粒粉尘，很容易对人体造成伤害。如果PM2.5浓度过高，将危及人体呼吸系统并导致心血管疾病。PM2.5浓度过高对人体非常有害，但很多人不太清楚，也没有相关知识的指导。检测PM2.5的值可以让人们对室内环境做出客观评价，提醒人们及时采取些措施。对于室内环境，烟浓度是室内PM2.5值变化的一个重要因素。比如家里烧饭煮菜的设备，除了油烟机吸收的一部分烟，还有一部分会在空气中。或者一些人在室内吸烟，使烟浓度升高，会使室内PM2.5的发生很大变化。对于这类情况，可以采取诸如打开门窗之类的措施来降低室内细小颗粒粉尘的浓度，即PM2.5浓度。
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