基于单片机的环境监测系统
专业：电子信息工程
摘要随着时代的发展，21世纪的电子产品也越开越丰富，伴随着电子产品的快速发展，电子测量的应用也越来越广泛，不再局限于军事，转向民用发展。更加使得电子测量技术的到极大的发展。数字信号有着良好的抗材料本身干扰和环境干扰的能力，所以，现在市面上的模拟信号产品逐渐被数字信号产品代替，并且使得测量产品越来越方便。根据市场调查，虽然市场上有很多关于环境监测系统测试仪，但大多数是应用于空气，湖泊，海洋，河流等大型检测系统，关于检测农业环境的室内小型检测系统市面上却很少，所以，设计一个小型简单方便使用的农用检测系统对于农业大棚提高产量，解决环境变幻对农业大棚的损坏，有很大的社会意义。
关键词：单片机环境检测农业
Environment monitoring system based on single chip microputer
Abstract With the development of the era, as the electronic products are rich in the 21st century, along with
the rapid development of electronic products, electronic measurement is being more and more widely
applied, no longer restricted to military and civilian development. More to the great development of
electronic measurement technology. Digital signal has a good ability to resist interference and environmental
interference material itself, so, now the analog signals of products on the market is gradually replaced by
digital signal products, and the measurement products is more and more convenient. According to the
survey of the market, although there're a lot about the environmental monitoring system tester on the market,
but most is applied in the air, lakes, oceans, rivers, large detection systems, such as indoor small detection
system about the detection of agricultural environment, but few on the market, therefore, to design a small
simple and easy to use agricultural detection system for agriculture greenhouses to increase production, to
avoid bad weather outside.
Key word Single chip microputer Environment detection system Agricultural greenhouse
目录
1课题任务与要求4
1.1任务4
1.2任务目标4
1.3课题要求4
2系统概述4
2.1选题背景4
2.2 单片机简介5
2.3 C语言简介5
2.5 Keil C51简介5
2.6 Proteus概述5
3系统的总体设计6
3.1系统监控对象6
3.2系统总体结构6
3.3系统流程图7
4系统硬件设计10
4.1微处理器10
4.2模数转换模块10
4.3传感器10
4.4光照强度传感器模块11
4.5大气压强传感器模块11
4.6 PM2.5传感器模块11
4.7 温湿度传感器模块11
4.8 系统总电路图12
4.9 PCB图片13
5系统软件设计13
5.1 温湿度子程序13
5.2光照强度子程序14
5.3 大气压强子程序14
5.4 PM2.5子程序14
5.5 串口通信子程序15
6 测试结果与分析改进15
7附录16
8参考文件17
9总结、致谢18
引言
在日常生活中，PM2.5
温度，湿度，光照强度关乎我们的生活质量，也在农业大
，大气压强，
棚中关乎大棚的产量，合适的PM2.5
温度，湿度，光照强度，会极大地提高产量。合
，大气压强，
适的PM2.5
温度，湿度，光照强度也会极大地提高我们的生活质量。但是。传统的监
，大气压强，
控系统监控PM2.5
温度，湿度，光照强度耗时间极长，效率挤满，而且需要人工不间
，大气压强，
断的监控，费事，费力，才能达到每时每刻监控的目的。单片机体积小，对外界环境的抗干绕能力也强，可以应用在各种各样场合。我们单片机做重点的操控原点，配合多个传感器和信息分析模块，有效的采纳，分析PM2.5
温度，湿度，光照强度等信息，并置设报响声的系统，
，大气压强，
数据超过设定的数值，就可以利用响声系统来提醒操作人员进行调控。为了实现以上系统，我们小组应用EXP-89S51单片机设计了一套环境监测系统，该系统对温度，湿度，光照强度可以系统的监控和控制，有不错的效果。
，大气压强，
PM2.5
1课题任务与要求
1.1任务
设计一个基于单片机实现PM 2.5、温度、湿度、光照强度、大气压强的实时监测系统。当五个被测环境数据中的任何一个超过设的定X围，系统会发出警报并且提醒操作人员进行人工干预控制。
1.2任务目标
1、根据所学知识，查询资料，学会自学。
2、根据所学知识，学会了解，解决实际问题。
3、通过制作实物，掌握，了解相关芯片的功能及一般应用，锻炼自己的动手能力以及分析思考能力。
1.3课题要求
（1）使用传感器采集环境数据，并对此中的模拟量举行模和数的转换，以便于单片机处理；（2）了解单片机最小系统及典型模块的电路设计，掌握基于典型外围电路如测温度、测湿度、测光照等的软件设计，实现用单片机对所采集的数据进行处理；
（3）实现RS232串口通信和1602液晶屏的程序设计，解决数据的传输、显示及排列问题；（4）完成单片机与按键联合工作的程序设计，实现数据的手动设置。
2系统概述
2.1选题背景
随着电子技术的迅猛发展，环境监测的方法也不断改进，尤其是以计算机系统为基础的环境监测手段更加方便、快捷，广泛适用于农业温室控制和日常家庭生活等。进行着社会不断发展，人们
对植物业的需求越来越高，古代能也生产方式已经远不能喂饱社会的需要，而随之诞生的现代农业技术愈来愈受到人们的青睐，温式大棚就是其中一种。我们知道，农作物的成长受到光照、温、湿度和大气压强等多重洇素的配合作用，而温式可以借助计算机系统模拟植物成长的天气前提，供应最佳的成长环境以避免因外面恶劣天气等不好的因素的影响，进而提高农作物的产量。此外，室内空气质量对人们的日常生活也产生了重要影响，适宜的温湿度能给人舒适感，而有害气体的散发却严重损害人体健康。是以，如何节制室内温度、湿度、气压等破坏气氛质量的成分显得至关重要。而传感器技术的发展为我们解决这个问题找到了突破口，我们可以运用单片机配合传感器实时采集环境数据并进行处理实现
自动控制。
2.2 单片机简介
单片机是电脑进程中的一个重的有用的的纪念碑，标识着电脑正在发现了平常电脑和欠入式见算计系统两条河流。单片机体积小、成本低、目前按用途划分，单片机画为普通和专业的型两种类:①通用性单片机就是其内部可以开发资源全部提供给客户。（如：存储器，I/O等外围功能部件），用户根据需要，设计一个通用单片机为核心，在配备意外为接口电路以及其他外围设备，别切编写不同的软件来满足不同的监控系统。②专业型单片机只对某些特殊东西特殊用途而制作的单片机，所以，专业单片机有非常明显的综合优势。
我们应用sT89C52单片机，ST89C52单片机是STC企业出生的一种耗供较少、功能很多的CMS8位小的可以控制的一起器件，具有在8K 系统可一用编程FlAsh存储器。芯片上，拥有8 bit CPU 和在系统编程闪存。
2.3 C语言简介
C语言是在上世纪末问世的，早期C语言主要应用于UNIX系统。C拥有很厉害的性能和个方面否认厉害的地方嘴贱为普通人认识的语言，到了上世纪末，C语言慢慢走里其他可以控制的系统，并快快的的得到广大的应用，成为当代最优秀的程序设计语言之一。使用C语言解题时，在程序中有两个描述，及数据描述和处理步骤描述。
2.5 Keil C51简介
Keil C51是美利坚合众国Keil softwre 集团出生的关于51系单片子机开法东西，它的集聚了关于原程编吗、编、译吗、仿真、调试于乎一体，支持汇编、C和P1/m语言。系统也供应了许多的库函数和功能强力的集成开法调试软见，界面好看，简单好学。Keil C51 出生到现在已经经历了几个个版本。
2.6 Proteus概述
Prottus IsIs是Labter生产开展的有关运输电的线拆开来观察和现实的东西仿直的东西。他是在Windows系统中执行仿直、分析、模拟种种吧运输电的线集中起来。Proteus①，完成了数字、电路、单片机及各种外面的部件的仿直。有许多虚仪器，如示波器，逻辑分析仪、信号发生器的等。②，
支持流行单片机方真。 ，提供软件调式功能。有关断的点等使用的功能，而已可以查看每个变的东西、储存器等的目前的情形；还支持其他软件的编程和翻译④，有厉害的原理图片绘画功能。已有，这款软件是很实用，易学，好上手。Proteus发展很快，现在已经几个版本。
3系统的总体设计
3.1系统监控对象
PM2.5 温度湿度大气压强
3.2系统总体结构
本系统主要由信号采集部分、信号处理，显示（1902显示屏）模块、报警（蜂鸣器模）块、串口通信五个成分组成，结构图如图。全部硬件整体中以ST89C52单片机作为原点操控终点，外面连接有传送器电路、报警电路和操控电路等模板。系统工作时大气压强传送器，细微颗粒传送器，光照强度传送器，温、湿度传送器会定时对周围环境中PM2.5
温度，湿度，光照强度等
，大气压强，
参数进行数据的收集和比较，将得到的资料递给到单片机中与既定的信息进行蒋亮，假如收到到的资料信息在正常的氛围以里，则单片机将该资料信息输出至显示模块（1902液晶显示屏）进行每时每刻的显示，并遥控系统继续执行数据的收集工作；收集到的信息已经大于平常既定的氛围，单片机应该通过其出口端向报响声电路（蜂鸣器）发送报警消息。另外，还设置了三个按键，分别是设置键，按键+，按键-，用来调节单片机中压强，PM2.5。光照强度，温湿度的正常X围，设置键用来切换模块切换模式或者设置X围模式，设置+，设置-用来调节正常X围的数值以及切换模块。
3.3系统流程图
主程序流程图
AD转换BH150程序流程图BMP85程序流程图DHT1程序流程图
串口通信流程图
1602程序流程图
总体程序框图
4系统硬件设计
4.1微处理器
微处理器（英语：Microprocessor，缩写：µP或uP）是可编程化特殊集成电路。我们采用达盛科技集团出生的EXP--89S51单片机，它是一种耗功很少但是功能较大的CM0S 8位小的可以操控器件，具有片内128*8字节的RAM。4KBROM。32个可编程I/O引脚。2个16 立固定器/集数器。6个开了源。JTAG接口。全UART串通道和看门狗定时器。支持闲着或者是不闲着模式，支持RS232串口在线仿真与调试，断电程序丢失。
4.2模数转换模块
该模块主要用于将灰尘信息转化为单片机可识别的消息。系统所完成的模数变幻模块为ADC0832，该心片是8位分辩率、双方向A/D转换新片。它具有进和出的电与TTL/CMOS相能相处在一起、变幻速度快、稳定性强等特点。
4.3传感器
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。是完成不用人控制检验和不用人控制监控的第一模块。传感器的出生让世界更好，更丰富，更精彩，让物体活了起来。
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4.4 光照强度传感器模块
我用的光强传感器是 BH17510FVI。它还可以根据光强来调整屏幕亮度。它的光强度探测 X 围为
1lx--65535lx。它具有低电流、高分辨率（可达 0.5 lx）、支持 I2C BUS 接口、光源依赖性弱、可调
的光学窗口、接近视觉灵敏度的光谱灵敏度等特性。内部框图如图：
4.5 大气压强传感器模块
系统所用大气压强传感器为 BMP085，它作为新一代高精度气压传感器与 SMD500 的功能和引 脚是完全兼容的。它是基于压阻效应技术的，具有稳定的电磁兼容性、高精度、线性性、不变性，
具有 I2C 总线接口。BMP085 在低的高度噪声快速转换的情况下，表现很好。
实物图和原理图分别如图
4.6 PM2.5 传感器模块
地球中 X 围<=2.5 微米的物质，为可进入肺部的微小土物质，也叫作 PM2.5.然而 PM2.5 只是地 球环境成分中含量较小的组分，但它对环境质量和可以看见有多远等指标有重要的影响。PM2.5 是 肉眼看不见的且对人体有害，不容易消失，存在时间长 ，对环境有严重的危害。 2012 年 10 月 6 日，已经有 35 个监测点在检测。
这个版块将肺部的微小颗粒物质多少改成与它成正比的电信号。PM2。5 传感器属光学传感器。 将红外线发光两个极性的管子器件、光与电的晶体管、放大电路组成。它通过光线的反、折射原理 可以检测到空气中的可进入肺部的微小颗粒物质，尤其是它可以的检测非常小的颗粒。有效接收距 离为 15MM，接收角度是正负 60 度。此外，它可以区分屋内烟尘。适用于空气净化器，空调，空气 监测等。
4.7 温湿度传感器模块
本文所使用的温、湿度传送器（如图）是一件已经拥有标准数字数据的温、湿度复合传送器。 它具有反应速度很开、较强的外界昂干扰能力、不变性高等优点。其湿度测量 X 围为 20---90％RH，
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分辨率为 1％RH，温度测量 X 围为 0--50℃，分辨率为 1℃。该模块所应用的运输方法为一条线制 两行并列口传输，即运输长度远，应该在重要的地方关注位置并进行放置。
4.8 系统总电路图
整个系统的硬件电路原理图分为 1602 液晶电路、按键电路、蜂鸣器电路、灰尘传感器电路、 A/D 转换电路、温湿度传感器电路，光照传感器电路、压强传感器电路等组成。系统总电路图如下 图。
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4.9 PCB 图片
5 系统软件设计
5.1 温、湿度子程序
程序中预设环境的正常温度和湿度 X 围。系统通电后所有模板开始初始化，之后单片机通过传感 器发工作信息，调控传感器举行温、湿度采纳，得到的数据运输到单片机进行分析、整理。相近的 消息与既定的设值比对，氛围一个规定的数值不在既定设数值 X 畴内，则凤鸣曲发出响声，但是单 片机仍然 仍然收集数据 。当数值到既定的 X 围之后，蜂鸣器取消响声。
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5.2 光照强度子程序
与上述模块相通，同样为系统预设光照强度的正常 X 畴，系统诸如能源后模块举行开始化，之 后单片机发出读取光照强度的信号，光照强度模块开始进行光强度采集，并将采集到的数据与预设 值进行比较，以检测光照强度有没有溢出常规 X 畴。
5.3 大气压强子程序
在单片机中保存一个气压通用 X 畴，然后注入能源后举行模板开始化，随后收取操控消息进入 环境气压采收模式，并把数据运输到单片机举行分析、整理。如果数据没有超过既定的数值，则不 报警。所得到的最后结论继续旧超既定数值，的确地球气压出现不通常，外界干扰过大，单片机操 控报警单元发出响声。当系统监测结果回溯到平常情形时，单片机运出操控响声断开报警。
5.4 PM2.5 子程序
程序设计集体思绪同以上几个模块，所差异的是，PM2。5 传送器扔出的是模拟消息，还必须 决议 A/D 转换才华运输去单片机举行响应的信号裁决。
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5.5 串口通信子程序 系统上电后，并口初始化，设置并口通信数据格式为，1 个开始位。8 个信息位。1 个结束位。
无校验位。利用定时器 1 的工作方式 2 作坡特率发生器。设置坡特率为 9600。随后串口等待接收数 据。当接收到回传数据指令时，每当隔阂一定的时间，单片机就会按照该固定格式将采集到的各项 数据传回到 PC 机上进行显示。格式设置采用专门的格式改变函数实现。
6 测试结果与分析改进
那上面的两条图片是系统采集到的信息，通到过去与准确常用信息进行对比发现，该系统实现 了对环境相关参数的测量与监控，达到了预计的目标。这个系统其实还可以进行改进，一方面可以 采用软件修正和精密硬件进一步提高被测参数的精度，另一方面设法通过 PC 机对采集到的数据进 行分析处理，以可以看得见的图形显示出来，有利于操控人员分析当前环境发展。
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实物展示
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7 附录
1602 屏
光强 传感器
灰尘传感器
扩展板
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系统侧面
气压 传感器
系统 内部
系统 上面
系统 主板
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PC 机 数据
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8 参考文献
[1] 吴 飞，X 瞩熹，杨宏桥.基于 Zigbee 的医院机房无线监控系统设计[J].医疗卫生装备，2008 年第 12 期. [2] 谢维成，杨加国.单片机原理与应用及 C51 程序设计（第 3 版）.：清华大学，2014. [3] 王君岩.基于单片机的室内环境监测系统设计[J].硅谷，2014 年 01 期. [4] 于波.基于单片机的室内环境监测系统设计[D].中国海洋大学，2011. [5] 柴恒蕾.基于单片机的温度测控系统设计[J].企业技术开发，2011，30（6）. [6] X 吉香，万大娟，董洪梅.国内外环境监测平台研究进展.环境研究与监测，2014，27：42～44 [7] 钟 钢. 国内外温室发展历程、现状及趋势. 农业科技与装备，2013，9：68～69 [8] 涂 瑞 .基 于 ARM 的 远 程 室 内 环 境 监 测 系 统 [D].XX： XX 大 学 , 2014： 1～ 57 [9] X 迎春，王磊 C 语言程序设计.XX 电子科技大学，2008.08. [10] 杨帆，秦会斌.传感器技术.XX 电子科技大学，2008.09. [11] 清源计算机工作室.Protel 99SE 原理图与 PCB 及仿真.机械工程，2004.01. [12] 陈卫兵，宋健娟.单片机原理及应用.XX 科技大学，2008.07. [13] 周兴华.手把手教你学单片机 C 语言程序设计.航天航空大学，2007.08. [14] 杨碧石，何其贵.模拟电子技术基础.航天航空大学，2006.01. [15]肖洪兵. 跟我学用单片机. ：航空航天大学,2002.8 [16]何立民. 单片机高级教程． 第 1 版．：航空航天大学，2001 [17]赵晓安. MCS-51 单片机原理及应用. XX：XX 大学，2001.3 [18]李广第． 单片机基础． 第 1 版．：航空航天大学，1999 [19] 徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用.第 1 版．：邮电大学，1996 [20] 夏继强. 单片机实验与实践教程. ：航空航天大学, 2001
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基于单片机的气体质量检测系统的设计 摘要 本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室内空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。 关键词: 甲醛检测/天然气检测/AT89C52单片机
ABSTRACT This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo company. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microcomputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process. When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind. At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming. In addition, the system signals a concentration compensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm. Keywords: Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip
基于单片机的环境监测系统
摘 要：该系统是一款基于 51 单片机的环境监测系统，本文介绍了该系统的工 作原理和设计方法。它由 GP2Y1010AU0F 夏普灰尘传感器、BH1750-HV 光照强度 传感器、DHT11 温湿度传感器和 BMP085 大气压强传感器组成环境参数检测电路， 经单片机处理后送给液晶屏显示，还支持串口传输数据到 PC 机，实现对环境参 数的实时监测， 采用独立按键设置环境参数上限。当五个被测环境参数中的任何 一个超过设定范围，系统会发出警报提醒外界进行干预控制。 关键词：51 单片机；GP2Y1010AU0F；BH1750-HV；DHT11；BMP085
Environment Monitoring System Based on Single Chip Microcomputer
Abstract: The system is an environment monitoring system based on EXP 89S51 microcontroller,and this paper introduces the working principle and design method of the system.The environmental parameter detection circuit is consisted of GP2Y1010AU0F Sharp dust sensor, BH1750 - HV digital ambient light sensor, DHT11 temperature and humidity sensors and BMP085 barometric pressure sensor.By the liquid crystal display and a serial port to transmit data to the PC,it can achieve real-time monitoring of environmental parameters.In addition,it can also use separate buttons to set up the environment parameter limit. The system will alert the external intervention control when any one of the five measured environmental parameters is higher than the set value. Key Words: Single chip Microcomputer;GP2Y1010AU0F;BH1750-HV;DHT11; BMP085
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摘要 21世纪是信息化时代，电子产品如雨后春笋般迅猛发展，电子测量设备也逐渐丰富起来。模拟产品逐渐被数字化产品取代，并且使用变得越来越方便。虽然现今市面上有很多环境测试仪，但针对人们学习生活需要的环境测试仪却很少，因此设计出一个简单实用的环境测试仪是很有意义的。 本环境测试仪由温度采集电路，湿度采集电路，光强度采集电路，多路开关电路，A/D转换电路，LCD动态显示电路，时钟电路，复位电路及处理器单片机组成，基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D 模拟数字转换芯片的性能，设计了以8051基本系统为核心的一套检测系统，系统由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 （一）信号采集由AD590、HM1500、GL5537及多路开关CD4051组成； （二）信号分析由A/D转换器MC14433、ADC0804、单片机8051基本系统组成； （三）信号处理由LCD12864显示等组成 通过硬件的焊接、静态和动态调试和程序的编写和修改，作品最终很好地实现了实验任务和要求。 关键词：单片机8051；A\D转换；采集；12864显示
目录 1.课题的任务与要求 1.1 任务 (3) 1.2 任务目标 (3) 1.3 课题要求 (3) 2.系统概述 2.1 方案的比较和论证 (4) .1 温度传感器的选择... .. (4) 2.1.2 湿度传感器的选择 (5) 2. 1. 3 光电传感器的选择 (6) .4 信号采集通道的选择 (7) 3. 系统的总体设计 3. 温度采集电路设计 (8) 3. 湿度采集电路设计... (10) 3.1.3 光电采集电路设计 (12) 3. 多路开关电路设计 (13)
1. 引言 1.1 温室控制系统设计背景 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如:空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚的温度和湿度参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大与由于测控不与时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚温度、湿度，使大棚形成有利于蔬菜，水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节[1]。 影响作物生长发育的环境条件主要包括:温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤等。所有这些环境条件之间是相互作用、相互联系、相互耦合的，某个控制变量发生改变，会影响其它控制变量的变化。作物的生长发育是所有这些环境条件综合作用的结果。温度和湿度一直是人类关注的对象，这两种环境因素时刻影响着人们的生产和生活，下面主要就温度和湿度对作物的影响进行简略说明。
基于单片机的环境监测系统设计 摘要: 针对目前国内民用生活环境监测系统在实时、远程监控 等方面的不足, 设计了一种基于单片机与gsm网的环境监测系统。给出了系统结构框图、对数据的采集与传输进行了分析。系统实现了环境监测的远程化和网络化。 关键词: 单片机；gsm；环境监测系统 abstract:in view of the current domestic civil living environment monitoring system in real-time, remote monitoring deficiencies, based on the design of a single chip computer and gsm network environment monitoring system. given the block diagram of the system structure, data collection and transmission are analyzed. system of environmental monitoring remote network. key words:single chip microcomputergsm environmental monitoringsystem 中图分类号：tp39文献标识码：a文章编号： 前言 随着我国工业化程度不断地得到提高,自然生态环境却遭到了 越来越严重的破坏。当前, 国内用于民用的生活环境监控系统较少, 环境监测点通常位置分散、地理条件复杂、执行效率低, 有线方式收集各监测点的数据投入大、布线麻烦、传输距离有限,没有形成 一个完善的监控网。针对上述情况, 设计了一种基于单片机的环境
专科毕业设计（论文） 设计题目：基于单片机的智能家居环境检测与报警系统系部：信息工程系 专业：电子信息工程技术 班级：电子信息091302 姓名：学号： 指导教师：职称： 20 12 年6月
摘要 主要介绍一种以单片机AT89C51为控制核心的远程智能家居环境检测与报警系统，并从基本工作原理、电路构成、软硬件结合等方面对其进行详细的阐述。该系统可实现自动拨号，只需要通过普通电话线就能进行告警信号呼叫，及时将警情通知事主，能有效避免危险事故的扩大化。系统自动化程度高、适用性强、功能灵活多样，可广泛应用于商店现代化、家庭现代化等众多领域。 关键词：AT89C51单片机控制、智能化、拨号系统、报警系统
Abstract Mainly introduces a single-chip AT89C51 as the core to control the remote intelligent household environment detection and alarm system, and from the basic working principle, circuit structure, software and hardware combination of the detail. The system can realize the automatic dial-up, need only through the ordinary telephone lines can perform alarm signal call, timely inform the Lord will alert, and can effectively avoid danger of accident evolved over time. High degree of automation system, and wide applicability, function agile diversity, can be widely applied in the shop modernization, family modernization, etc. Keywords: AT89C51 single-chip microcomputer control, intelligent, dial-up system, alarm system
摘要 近年来，随着人们生活水平的提高，智能家居逐渐开始占据人们的生活视野，例如智能车库、智能家居机器人、智能家具电器等。智能化的设备确实使生活更轻松更便捷，它解放了人力物力，还节省了财力。但是，目前大多数国家的智能化家居系统还不完善，很多智能家居设备还不能保证居住环境的健康和安全。本课题正是弥补目前智能家居在这方面的不足。 本课题设计的室内环境监测系统，以单片机为核心采用2个zigbee模块自组网，使用cc2530处理器控制传感器采集温湿度和烟雾浓度，通过zigbee模块把采集到的数据传输到协调器上。可以直观的了解到室内环境的状态，实现对室内环境监测的设计与实现。 关键词：DTH11模块；烟雾浓度模块；zigbee模块 目录
1 前言 (1) 1.1课题的研究背景 (1) 1.2 国内外研究现状及意义 (1) 2系统的设计方案 (2) 2.1总体设计方案 (2) 2.2 控制设计 (3) 3硬件设计 (3) 3.1 控制系统的选型 (3) 3.2模块电路 (4) 3.2.1 系统单片机核心电路 (4) 3.2.2 系统的晶振电路 (5) 3.2.3 复位电路设计 (5) 3.2.4 呼吸灯原理 (6) 3.2.5 电源电路设计 (6) 3.2.6烟雾检测模块 (6) 3.2.7 LED12864显示模块 (7) 3.2.8实物整体电路 (7) 4软件设计 (8) 4.1 软件开发环境 (8) 4.2 程序设计 (10) 4.3 程序烧写 (11) 5 系统的调试 (11) 5.1 硬件调试 (12) 5.1.1 电路模块功能调试 (12) 5.1.2 无线距离测试 (12) 6 结论 (12) 参考文献 (13)
基于单片机的环境监测系统 专业：电子信息工程 摘要随着时代的发展，21世纪的电子产品也越开越丰富，伴随着电子产品的快速发展，电子测量的应用也越来越广泛，不再局限于军事，转向民用发展。更加使得电子测量技术的到极大的发展。数字信号有着良好的抗材料本身干扰和环境干扰的能力，所以，现在市面上的模拟信号产品逐渐被数字信号产品代替，并且使得测量产品越来越方便。根据市场调查，虽然市场上有很多关于环境监测系统测试仪，但大多数是应用于空气，湖泊，海洋，河流等大型检测系统，关于检测农业环境的室内小型检测系统市面上却很少，所以，设计一个小型简单方便使用的农用检测系统对于农业大棚提高产量，解决环境变幻对农业大棚的损坏，有很大的社会意义。 关键词：单片机环境检测农业 Environment monitoring system based on single chip microputer Abstract With the development of the era, as the electronic products are rich in the 21st century, along with the rapid development of electronic products, electronic measurement is being more and more widely applied, no longer restricted to military and civilian development. More to the great development of electronic measurement technology. Digital signal has a good ability to resist interference and environmental interference material itself, so, now the analog signals of products on the market is gradually replaced by digital signal products, and the measurement products is more and more convenient. According to the survey of the market, although there're a lot about the environmental monitoring system tester on the market, but most is applied in the air, lakes, oceans, rivers, large detection systems, such as indoor small detection system about the detection of agricultural environment, but few on the market, therefore, to design a small simple and easy to use agricultural detection system for agriculture greenhouses to increase production, to avoid bad weather outside. Key word Single chip microputer Environment detection system Agricultural greenhouse
基于单片机的环境噪声 监测仪的设计 院系自动化学院 专业测控技术与仪器 班级 学号 姓名 指导教师 负责教师 摘要 噪声对人体健康有着严重的危害,因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。环境噪声监测,是人类提高生活质量,加强环境保护的一个重要环节。 本文详细介绍了噪声监测系统的测量原理和系统组成,包括:噪声信号的转换、放大、V/F转换、数据采集和显示系统的设计。外界噪声信号通过传声器转换成音频信号,电信号经过放大和V/ F 变换输入到单片机进行处理,并转换成相应的噪声分贝值通过LED 显示,从而实现噪声的实时监测。 该系统具有实现简单,精确度高,可用于实际进行噪声的实时监测等特点。 关键词:传声器;运算放大器;V/F转换器;单片机;LED 第1章绪论 课题产生的背景
噪声即噪音。是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪声通常是指那些难听的,令人厌烦的声音。噪音的波形是杂乱无章的。从环境保护的角度看,凡是影响人们正常学习,工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要的声音”,都统称为噪声。如机器的轰鸣声,各种交通工具的马达声、鸣笛声,人的嘈杂声及各种突发的声响等,均称为噪声。噪声污染属于感觉公害,它与人们的主观意愿有关,与人们的生活状态有关,因而它具有与其他公害不同的特点。 噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。 环境噪声监测,是人类提高生活质量,加强环境保护的一个重要环节,在各大城市的繁华街区和居民区,已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪,多为价格昂贵的进口专用设备,除卫生、计量等环保专业部门拥有外,无法作为民用品推广普及。本文介绍一种以89C52单片机为核心,采用V/F 转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪。该仪器工作稳定、性能良好,经校验定标后能满足一般民用需要,可广泛应用于工矿企业、机关学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。 噪声测量一般有如下几个方面的目的:测量声压级以了解噪声对环境的污染情况,检验噪声是否符合有关标准;进行噪声信号的频谱分析,以了解噪声的频率结构;测量噪声源的声功率或声功率级,以客观了解噪声源特性。 按测量环境来分,噪声测量分实验室测量和现场测量两种。所谓噪声的实验室测量是指将被测对象放在消声室或混响室中测量,其测量的精度比较高。但由于条件的限制,大多情况下只能进行现场测量。 1)噪声的现场测量
目录 第一部分设计任务与调研 (2) 1.毕业设计的主要任务 (2) 第二部分设计说明 (3) 1.理论分析 (3) 2.设计方案（构思、分析、确定） (4) 3.单片机温度检测系统设计 (5) 4.单片机最小系统 (5) 5.显示与报警模块设计 (9) 第三部分设计成果 (11) 1设计成果 (11) 2作品的特点 (11) 3佐证材料：单片机系统程序 (12) 第四部分结束语 (23) 第五部分致谢 (24) 第六部分参考文献 (25)
第一部分设计任务与调研 1.毕业设计的主要任务 温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。现要求能广泛工厂、民居的基于单片机的温度检测系统. 2.设计的思路 本设计的整体思路：利用流过热敏电阻电流随温度线性变化的关系，将电流的变化转化为电压的变化，即0℃时输出电压为0V显示在数码管上的数值为00.0。当40℃时输出电压通过A/D转换器输出处理显示为40.0。即在0~40℃的温度变化过程中，电压变化对应温度变化。数码管上的数值就是对应于所测量的实际温度值。测量过程中可通过独立按键，设置测量温度上下限数值（上限>下限），设置成功后，系统测量实时温度，当前温度高于上限值或低于下限值，通过蜂鸣器报警。 3.调研的目的和总结 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。列如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行即监测控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。采用单片机来对它们进行温度监测控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度的提高被监测温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的监测控制问题是一个工业生产中经常遇到的控制问题。不论是生活中还是在工业生产中，温度的变化对生活、生产的某些细节环节都会造成不同程度的温度，所以适时地对温度进行监测控制具有重要的意义。
长江大学毕业设计（论文） 题目：工厂环境智能检测系统专业：电子信息工程 姓名： 指导教师： 院系站点：沙市职业大学 长江大学继续教育学院 2011年10月20日
前言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。8031系列单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。 温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID 控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的
摘要 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性，温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以8031基本系统为核心的一套检测系统。 传感器和单片机是本设计的主要器件。因此在本设计的内容中大篇幅的介绍了他们的相关知识，本设计的主要内容包括其中包括：A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、系统软件等部分的设计。在硬件电路设计好的前提下，对它进行软件编程。这样做成的系统可以完美的实现对环境温度、湿度的监测，实时显示环境的温度和湿度。 关键词：传感器、A/D转换器、单片机8031、存储器、接口等
题目基于单片机的矿井环境监测系统设计学生姓名学号 所在学院物理与电信工程学院 专业班级电子1203班 指导教师 完成地点物理与电信工程学院实验室 2016年6月5日
毕业论文﹙设计﹚任务书 院(系) 物理与电信工程学院专业班级电子学生姓名 一、毕业论文﹙设计﹚题目基于单片机的矿井环境监测系统设计 二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2016 年 1 月 10 日起至 2016 年 6 月 5 日止 三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 陕西理工学院 四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求： 矿井的内部有害气体众多，对身心都有巨大的影响。当煤矿井下发生事故时，由于工作环 境，人流量都会有极大的影响，还有矿井内的各种危险因素对矿井安全生产和人员及时解救有 重要意义。矿井内部环境比较复杂，监测亦成为一大重要问题。无线传感器网络是一种效率很 高，成本不高的解决手段，但是其通信范围、网络结构和路由算法等问题需要根据矿井的具体 结构来进行规划，所以在矿井安全监测方面运用无线传感网络是有优越性的，不但为矿井安全 的管理极易人员的救援有极大的帮助，也为矿井安全监测提供有力的手段。 本课题要求利用单片机作为核心控制器件，设计一种基于单片机的矿井环境监测装置，对 矿井下温度、湿度、瓦斯浓度等数据的采集，通过无线传感器网络传输并实时显示，具备采集 数据超限报警功能。在仿真电路基础上制作硬件，完成样机的调试。撰写毕业设计论文。（应 包括方案设计、比较与论证、分析与计算、电路图与相关设计文件以及心得体会等）。 五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参考文献： 收集传感与检测、单片机编程与控制等方面的专业资料，阅读和学习下列参考文献： [1] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京:高等教育出版社,2006. [2] 李建忠.单片机原理及应用（第三版）[M].西安:西安电子科技大学出版社,2013. [3] 谭浩强.C程序设计(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1999. [4] 高文玲.基于无线传感器网络的矿井环境监测系统研究.[J].电子质量 . 网友世界 2012年4月30日 六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排： 1月10日——3月20日：查阅资料，完成外文翻译原文和开题报告。 3月21日——4月20日：完成系统硬件电路的设计并提交中期检查报告。 4月21日——5月20日：完成整体设计并调试，准备作品验收。 5月21日——6月15日：撰写、修改毕业设计论文，准备并完成答辩。 指导教师签名系(教研室)主任签名 专业负责人签名批准日期
题目基于单片机的农业大棚环境监测系统设计学生姓名学号 所在学院物理与电信工程学院 专业班级通信工程专业1202 班 指导教师 完成地点物理与电信工程学院实验室 2016 年6 月5日
陕西理工学院本科毕业设计任务书 院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程(通信1202) 学生姓名 一、毕业设计题目基于单片机的农业大棚环境监测系统设计 二、毕业设计工作自 2015 年 12 月 22 日起至 2016 年 6 月 18 日止 三、毕业设计进行地点: 通信工程实验室A-1103 四、毕业设计应完成内容及相关要求： 温度、湿度以及光照等环境参数的测量和控制在日常生活和农业领域中具有广泛的应用。随着生活水平的大幅提高，人们对大棚蔬菜提出了更高的要求, 大棚中农作物在生长过程中，温湿度及光照对其影响较大。传统测试方法费时费力、效率低，且有时需要不间断监控，以达到实时监测的目的。针对以上问题，本设计是基于单片机的环境监测系统，该系统可实现温度、湿度及光照的实时测量，通过需要设置测量参数的范围，超出设定范围可发出警报提醒外界进行干预控制。 五、毕业设计应收集资料及参考文献： 1、应收集与课题相关文献12篇（其中包括一篇英文文献），文献的发表年限应为2010年至2016年； 2、除了文献之外，所参考的书目不能超过3篇； 3、所有的参考资料要留存电子版，在交论文时一并打包交予指导教师。 六、毕业设计的进度安排： 1、必须查阅大量资料（包括一定数量的外文资料），了解课题的研究背景、意义，熟悉设计中要用到的相关电路知识；完成开题报告；并完成一篇外文文献的全文翻译工作；（1月1日－3月18日） 2、进行系统的概要设计；（3月19日－4月10日） 3、熟悉设计软件，并提交中期报告；（4月10日－4月20日） 4、系统的设计与实现；准备作品的验收；完成论文第一稿；（4月21日－5月10日） 5、根据要求对对论文及作品进行完善，完成论文第二稿；（5月11日－5月20日） 6、制作答辩PPT，准备答辩材料，准备答辩，并完成后续工作；（5月21日－6月10日） 7、必须定期与指导老师见面，汇报进展情况，按时完成论文的撰写工作。 指导教师签名专业负责人签名 学院领导签名批准日期2016-01-10
目录 目录......................................................................................................................................................................I 摘要 (1) 前言 (2) 第1章系统概述 (3) 1.1系统设计主要原理 (3) 1.2系统硬件设计方案 (4) 1.2.1 微控制器的选择 (4) 1.2.2 湿度传感器的选择 (5) 1.2.3 温度度传感器的选择 (6) 1.2.4 气体传感器 (6) 1.2.5显示方案的确定 (7) 1.3系统软件设计方案 (7) 1.3.1微控器软件设计方案 (8) 第2章系统硬件设计实现 (11) 2.1环境监测系统的组成结构 (11) 2.2主控制器系统设计 (12) 2.2.1 ATmega16简介 (12) 2.2.2 引脚图及引脚介绍 (13) 2.2.3 单片机最小系统电路设计 (14) 2.2.4 复位电路设计 (15) 2.2.5 晶振电路设计 (16) 2.3湿度传感器检测模块设计 (17) 2.3.1湿度传感器HS1101简介 (17) 2.3.2湿度传感器电路设计 (19) 2.3.3相对湿度检测系统方框图 (20) 2．4温度检测模块设计 (20) 2.4.1 DS18B20的性能特点 (20) 2.4.2 DS18B20的内部结构 (20) 2.4.3 DS18B20工作时序 (24) 2.4.4 ROM操作命令 (26) 2.4.5 DS18B20的测温流程 (27) 2.5气体检测模块设计 (27) 2.5.1气体传感器MQ-2简介 (27) 2.5.2 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标 (28) 2.5.3 MQ-2检测电路设设计 (31)
基于单片机的便携式环境监测仪设计 摘要温湿度和气压是环境中重要的物理参数，人类的生存和社会活动与温湿度、气压密切相关。在生产和生活中的许多场合，不论是仓库管理、图书保存，还是工业生产、居民生活，都对环境中的温湿度、气压有一定的要求，在某些行业中对温湿度、气压的要求更高。因此，对环境中温湿度、气压的检测和控制显得尤为重要，温湿度、气压的检测在很多现代科技领域中也成为一项重要技术。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而且温湿度、气压的变化与人体的舒适度和情绪也有直接的影响，所以对温度、湿度、气压的检测就非常有必要了。 便携式环境测试仪的设计采用智能化的测量方法实现对温度、湿度、气压的检测。该系统以MSP430单片机作为主控芯片，采用了具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点的SHT11温湿度传感器实现温度与湿度的检测，气压传感器MPX4105实现气压的检测，采用点阵字符型LCD显示温湿度字母、数字。 该环境监测仪结构简单，并能很好的满足许多环境中对温湿度及气压检测范围和精度的要求。 关键词：MSP430单片机传感器温湿度气压
Portable Environmental Monitor based on Single-Chip Microcomputer Abstract The humiture and atmospheric pressure are important physics parameters of environment, human being's survival and public activities go hand in hand with the parameters. many situations that are in the production and the life, not only warehouse management, preservation of books, but also industrial production, residents life, all have certain request to the humiture and the atmospheric pressure of the environment, some professions have higher requirements. Therefore，it appears very important to examination and control the humiture and the atmospheric pressure of the environment, and humiture-atmospheric pressure detecting becomes an important technology in many modern science and technology fields. The humiture and atmospheric pressure double parameters of the intelligent design test method for measuring temperature, humidity detection. This system to MSP430 single-chip microcomputer as the main control chip, have used the high precision, low cost, small volume, simple interface of the advantages of SHT11 temperature ,humidity sensor and MPX4105 realize temperature and humidity test, The dot matrix characters type LED display temperature and humidity letters, Numbers. That instrument structure is simple, and can satisfy the request of range and accuracy of the humiture and atmospheric pressure checks in various environments. Keywords：MSP430 microcontroller Sensor Humiture atmospheric pressure
基于单片机的室环境监测仪的设计 摘要 本系统满足室环境变量实行全面、实时、长期监测的要求, 实现室环境温湿度、可燃气体浓度检测的自动化和智能化。系统以单片机为核心，以温度、湿度传感器，气敏传感器作为测量元件，通过单片机与智能传感器相连，采集并存储智能传感器的测量数据，经过分析处理将结果显示于LCD液晶屏。在单片机系统中，还要实现超限报警和数据辅助存储功能。 本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设计方案：包括系统应具备的功能、达到的技术指标、系统的设计原则；二是整个系统和各个模块的硬件和软件的设计：传感器的静动态特征分析使用、使用单总线技术的SHT11数字温湿度传感器的测温湿电路以及程序设计、使用气敏传感器MQ211进行数据采集的电路以及程序设计；三是报警、按键的电路和程序设计。 该设计对室温湿度实现了检测与显示,而对CO和甲烷等有害气体完成超标报警，为人们的生活、娱乐及公共场所的环境提供了一种有效的防护系统。 关键词：单片机，STC89C52，SHT11，温湿度监测，MQ211，室环境 MCU-BASED INDOOR EVENVIRONMENTAI MONITORING SYSTEM
ABSTRACT The system meets the implementation of a comprehensive indoor environmental variable, real-time, long-term monitoring requirements. System microcontroller core, temperature, humidity sensors, gas sensors as measuring devices, smart sensors through the MCU and connect smart sensors collect and store measurement data, through analyzing and processing the results shown in the LCD liquid crystal screen. In the SCM system, but also assisted to achieve over-limit alarm and data storage capabilities. This design made the following main aspects of work:First, determine the system's design program: including system should have functions to the technical specifications, system design principles;Second, the whole system and each module of the hardware and software design: static and dynamic characteristics of the sensor to use, single-bus technology SHT11 digital temperature and humidity sensors measuring temperature and humidity circuit and program design, use of gas sensor data acquisition MQ211 circuit and program design;Third alarm, circuit and button programming. The design of the indoor temperature and humidity to achieve the detection and display, while CO and methane, and other harmful gases to complete excessive alarm, as the people's life, entertainment and public places to provide an effective environmental protection system. KEY WORDS：Single-chip microcomputer, STC89C52, SHT11, monitoring of temperature and humidity, MQ211, indoor environment