室内环境自动监测装置设计(附件)
住宅和居室是人们生活的重要物质条件,人们对室内环境质量越来越重视，其中，温湿度和有害气体的浓度是检验环境质量的重要参数标准。本文设计了一种室内环境自动监测装置,能使对环境温湿度、甲醛浓度等环境参数进行自动检测。系统采用STC89C52单片机为控制核心；通过传感器采集而来的温度、湿度、燃气浓度等数据送入单片机，并采用液晶屏实现对这些数据的显示；使用声光报警器件对进行温湿度超限报警及气体浓度超限报警。系统软件设计由C语言程序实现。本设计完成了样机制作，系统体积小，成本低。经测试，系统运行可靠、功耗低，因此，能够完成对室内环境的参数的准确监测，且易推广，具有良好的市场前景。关键词 单片机，室内环境监测，液晶显示，声光报警，C语言
目 录
1 绪论1
1.1 课题研究的背景及意义1
1.2 室内环境监测系统现状1
1.3 课题研究的主要内容和目的2
2 系统的总体方案设计 2
2.1 系统设计基本思想2
2.2 系统总体硬件电路框架 3
3 系统硬件设计 3
3.1 温湿度监测模块设计4
3.1.1 温湿度传感器的选型4
3.1.2 温湿度传感器的工作原理5
3.2 可燃气体监测模块设计5
3.2.2 可燃气体传感器的工作原理6
3.3 单片机的设计7
3.3.1 单片机的选型7
3.3.2 STC89C52单片机时钟电路9
3.3.3 STC89C52单片机复位电路10
3.4 显示器件设计11
3.4.1 显示器件选型11
3.4.2 1602液晶显示屏的基本信息11
3.4.3 1602 液晶显示模块电路图12
3.5 报警模块设计13
3.5.1 报警器的选型14
3.5.2 蜂鸣器的工作原理14
3.6 A/D模数转换设计14
3.7 按键模块设计15
4 系统软件设计16
4.1 软件的设计环境16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.2 编程语言的选择17
4.3 系统程序设计18
4.3.1 主程序模块的软件设计18
4.3.2 温湿度测量模块的软件设计21
4.3.3 燃气测量模块的软件设计23
4.3.4 A/D模数转换模块的软件设计24 4.3.5 液晶显示模块的软件设计26
4.3.6 按键模块的软件设计27
5 系统分析与测试 29
5.1 设计环境 29
5.2 硬件设计 29
结论 33
致谢 34
参考文献 36
附录 36
附录A 硬件原理图 36
附录B 程序清单 36
1 绪论
1.1课题研究的背景及意义
当今社会，社会水平飞速发展，科技水平快速发展，生活水准的提升，人类生活水平也发生了质的突变。与此同时，人类开始十分关注室内空气质量。每天，和人体接触最多的是空气,空气环境在我国是需要急于改善的问题。然而，空气中存在的有害成分甚至威胁着人类的健康乃至生命。所以，我们急需加强对室内空气环境质量的监测。
空气污染所导致的环境问题关联着各个国家的可持续发展问题。在人们经常活动的公共场所，例如图书馆、医院等人员集散地。当房间里的空气温度、湿度以及空气中的烟雾浓度超过人体舒适环境活动范围的标准时，人就会感到精神不振，无力，甚至窒息。根据查询结果显示，有害空气的产生主要是天然气的使用，天然气里含有硫化氢等物质，因为硫化氢为有毒物质，如果空气中的硫化氢成分占到空气浓度的25%，呼吸道几乎会被停滞。据专家统计，人体适宜温度为：10℃~30℃，适宜湿度为：10%RH~80%RH[1]。而如果在空气环境的温湿度超过这个恰当范围的时候，会产生一系列的生理问题，例如，温度过高会使人产生燥热，心悸，郁闷；温度过低会使人颤抖，容易感冒，受凉。湿度过高会使人体中的松果激素增多，并且甲状腺素和肾上腺激素减少，人会难以集中注意力，情绪低下；若湿度过低则空气中漂浮的杨絮，灰尘等的颗粒易沉着，导致皮肤疾病的发生，且容易导致人体的免疫系统降低，影响学习及工作效率。因此，本项设计的推广对我们生活及工作均具有非常大的益处。
1.2 室内环境监测系统现状
如今，从我国的目前的发展状况来看，我国还未全面进入小康社会，自动化程度相对较低，多方面的发展都未能和发达国家相持平，且我国的监测系统的研发和监测技术相比于发达国家仍然落后，还不能达到智能监测空气环境质量的变化。所以，从我国目前来看，需要普及室内环境自动监测装置的安装。正因为如此，随着科技的日新月异的前进和人们在观念上发生的转变，我国对环境监测系统的研发愈来愈多，愈来愈完善，相应的产品也是层出不穷。
在国外，特别是部分发达国家，因为科技的发展十分成熟，早就出现了可以测量温湿度等监测环境空气质量的仪器。并且正逐步向全面实现智能化迈进，可以实时监测室内的空气质量并且能够立即将结果反应到用户端供用户浏览或者作出调节。虽然国外的监测技术领先国内发展多年，但是我国也正逐步向各个发达国家虚心学习，积极引进国外的先进技术，对待外来文化，我们持“取其精华，去其糟粕”的发展态度，目前，我国已有多家高校以及研究所都在学习并引进国外在环境监测系统方面的先进技术。这对我国未来室内环境质量的监测提供了理论保障。
综上所述，我国对室内温湿度和易燃等有害气体的监测分析与研究十分具有意义。尽管我国目前在智能化温湿度监测领域还处于萌芽阶段，在嵌入式系统和传感器的研发方面，还未能广泛地得到应用。所以，应当将微控制器控制朝着智能化，数字化，自动化的方向大步迈进。
1.3课题研究的主要内容和目的
根据室内环境监测参数的需要，本设计的初衷是为了实现一个可以测量温度、湿度以及可燃性气体浓度集一身的多功能监测的装置，适用于家庭、学校、医院等一系列公共场所。整个装置主要由三个功能模块实现：传感器采集数据模块、液晶显示数据模块、电路报警模块。传感器采集数据模块用来采集室内的各项待测参数，通过AD模数转换，并由微控制器处理数据；液晶显示数据模块用液晶屏来显示数据采集模块采集来的数据；电路报警模块用来实现当数据超过原先设定的标准数据后的蜂鸣器、二极管报警。该系统把单片机和空气质量监测联系起来。
目 录
1 绪论1
1.1 课题研究的背景及意义1
1.2 室内环境监测系统现状1
1.3 课题研究的主要内容和目的2
2 系统的总体方案设计 2
2.1 系统设计基本思想2
2.2 系统总体硬件电路框架 3
3 系统硬件设计 3
3.1 温湿度监测模块设计4
3.1.1 温湿度传感器的选型4
3.1.2 温湿度传感器的工作原理5
3.2 可燃气体监测模块设计5
3.2.2 可燃气体传感器的工作原理6
3.3 单片机的设计7
3.3.1 单片机的选型7
3.3.2 STC89C52单片机时钟电路9
3.3.3 STC89C52单片机复位电路10
3.4 显示器件设计11
3.4.1 显示器件选型11
3.4.2 1602液晶显示屏的基本信息11
3.4.3 1602 液晶显示模块电路图12
3.5 报警模块设计13
3.5.1 报警器的选型14
3.5.2 蜂鸣器的工作原理14
3.6 A/D模数转换设计14
3.7 按键模块设计15
4 系统软件设计16
4.1 软件的设计环境16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.2 编程语言的选择17
4.3 系统程序设计18
4.3.1 主程序模块的软件设计18
4.3.2 温湿度测量模块的软件设计21
4.3.3 燃气测量模块的软件设计23
4.3.4 A/D模数转换模块的软件设计24 4.3.5 液晶显示模块的软件设计26
4.3.6 按键模块的软件设计27
5 系统分析与测试 29
5.1 设计环境 29
5.2 硬件设计 29
结论 33
致谢 34
参考文献 36
附录 36
附录A 硬件原理图 36
附录B 程序清单 36
1 绪论
1.1课题研究的背景及意义
当今社会，社会水平飞速发展，科技水平快速发展，生活水准的提升，人类生活水平也发生了质的突变。与此同时，人类开始十分关注室内空气质量。每天，和人体接触最多的是空气,空气环境在我国是需要急于改善的问题。然而，空气中存在的有害成分甚至威胁着人类的健康乃至生命。所以，我们急需加强对室内空气环境质量的监测。
空气污染所导致的环境问题关联着各个国家的可持续发展问题。在人们经常活动的公共场所，例如图书馆、医院等人员集散地。当房间里的空气温度、湿度以及空气中的烟雾浓度超过人体舒适环境活动范围的标准时，人就会感到精神不振，无力，甚至窒息。根据查询结果显示，有害空气的产生主要是天然气的使用，天然气里含有硫化氢等物质，因为硫化氢为有毒物质，如果空气中的硫化氢成分占到空气浓度的25%，呼吸道几乎会被停滞。据专家统计，人体适宜温度为：10℃~30℃，适宜湿度为：10%RH~80%RH[1]。而如果在空气环境的温湿度超过这个恰当范围的时候，会产生一系列的生理问题，例如，温度过高会使人产生燥热，心悸，郁闷；温度过低会使人颤抖，容易感冒，受凉。湿度过高会使人体中的松果激素增多，并且甲状腺素和肾上腺激素减少，人会难以集中注意力，情绪低下；若湿度过低则空气中漂浮的杨絮，灰尘等的颗粒易沉着，导致皮肤疾病的发生，且容易导致人体的免疫系统降低，影响学习及工作效率。因此，本项设计的推广对我们生活及工作均具有非常大的益处。
1.2 室内环境监测系统现状
如今，从我国的目前的发展状况来看，我国还未全面进入小康社会，自动化程度相对较低，多方面的发展都未能和发达国家相持平，且我国的监测系统的研发和监测技术相比于发达国家仍然落后，还不能达到智能监测空气环境质量的变化。所以，从我国目前来看，需要普及室内环境自动监测装置的安装。正因为如此，随着科技的日新月异的前进和人们在观念上发生的转变，我国对环境监测系统的研发愈来愈多，愈来愈完善，相应的产品也是层出不穷。
在国外，特别是部分发达国家，因为科技的发展十分成熟，早就出现了可以测量温湿度等监测环境空气质量的仪器。并且正逐步向全面实现智能化迈进，可以实时监测室内的空气质量并且能够立即将结果反应到用户端供用户浏览或者作出调节。虽然国外的监测技术领先国内发展多年，但是我国也正逐步向各个发达国家虚心学习，积极引进国外的先进技术，对待外来文化，我们持“取其精华，去其糟粕”的发展态度，目前，我国已有多家高校以及研究所都在学习并引进国外在环境监测系统方面的先进技术。这对我国未来室内环境质量的监测提供了理论保障。
综上所述，我国对室内温湿度和易燃等有害气体的监测分析与研究十分具有意义。尽管我国目前在智能化温湿度监测领域还处于萌芽阶段，在嵌入式系统和传感器的研发方面，还未能广泛地得到应用。所以，应当将微控制器控制朝着智能化，数字化，自动化的方向大步迈进。
1.3课题研究的主要内容和目的
根据室内环境监测参数的需要，本设计的初衷是为了实现一个可以测量温度、湿度以及可燃性气体浓度集一身的多功能监测的装置，适用于家庭、学校、医院等一系列公共场所。整个装置主要由三个功能模块实现：传感器采集数据模块、液晶显示数据模块、电路报警模块。传感器采集数据模块用来采集室内的各项待测参数，通过AD模数转换，并由微控制器处理数据；液晶显示数据模块用液晶屏来显示数据采集模块采集来的数据；电路报警模块用来实现当数据超过原先设定的标准数据后的蜂鸣器、二极管报警。该系统把单片机和空气质量监测联系起来。
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