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基于单片机的室内多功能检测仪设计

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目录1 绪论 (1)1.1 选题目的及意义 (1)1.2 技术发展概况 (1)1.3系统简介 (2)2 方案设计 (3)2.1 方案选择与论证 (3)2.1.1 煤气检测传感器选择 (3)2.1.2 温湿度检测传感器选择 (3)2.1.3 核心控制器选择 (3)2.2 设计方案 (4)3 电路设计 (5)3.1 电路设计应用环境 (5)3.2 一氧化碳浓度检测 (6)3.2.1 MQ-6简介 (6)3.2.2 A/D转换器 (7)3.2.3 一氧化碳浓度检测电路 (8)3.3 温湿度检测 (9)3.4 单片机控制 (10)3.4.1 单片机简介 (10)3.4.2 单片机时钟电路 (12)3.4.3 单片机复位电路 (13)3.4.4控制电路设计 (14)3.5 显示电路 (15)3.6拨号报警电路 (16)3.6.1 DTMF信号 (16)3.6.2 MT8880简介 (17)3.6.3 拨号报警电路设计 (17)3.7 声光报警电路 (18)3.8 电源电路 (18)4 软件程序设计 (20)4.1 程序设计应用环境简介 (20)4.2 设计流程 (21)4.2.1 读取温湿度数据 (22)4.2.2 液晶送显程序设计 (25)4.2.3 读取A/D数据 (28)4.2.4 读取按键值 (29)4.2.5 拨号报警程序设计 (29)5技术经济分析 (32)6总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)赵旭斌：基于单片机的室内多功能检测仪设计附录A (36)附录B (43)附录C (51)摘要随着人们生活水平的提高,全装修住宅的日益扩展,其室内环境质量控制越来越引起社会各界的广泛关注。

同时人们也需要安全、舒适的家居。

现市场也有对室内环境的检测仪器,但存在有体积大、价格贵、功能少等原因,根据市场调查非常需要家居用室内安全、温湿度和室内燃气的检测。

设计的室内多功能检测仪是以AT89S51单片机为控制器，通过传感器采集室内可燃气体浓度，甲烷温湿度等信息。

当达到警戒值时，能够及时的进行声光报警和拨号报警，并在显示器上显示气体浓度和温湿度从而能够保护人身财产安全。

设计的系统功能齐全、灵敏度高、实用性强。

关键字：单片机；多功能检测仪；拨号报警；声光报警赵旭斌：基于单片机的室内多功能检测仪设计AbstractAs people living standard rise, all of the residence decorate the indoor environment, expanding quality control more and cause of social concern. Meanwhile people also need safe and comfortable home. Now the market but also to the indoor environment of the testing instrument, but there are big volume, price your, function and other reasons, less according to the market research very need household USES indoor security, temperature, humidity and indoor gas detection. The interior design is based on AT89S51 multi-function detector for controller, through the MQ-6 sensor and temperature and humidity sensor to detect indoor combustible gas concentration and temperature and humidity conditions. When the combustible gas concentration and temperature and humidity value over secure value, can in time through the LCD1602 LCD display concentration and temperature and humidity, meanwhile, sound and light alarm and dial up alarm function. The design of the system function to be complete, high sensitivity, the function is strong.Key word: AT89S51; Multi-functional detector; Dial-up alarm; LCD1602; Sound and light alarm41 绪论1.1选题目的及意义在当今社会发展中现代化的发展给人类带来了很大的方便，室内煤气、温湿度等问题受到人们关注。

据有关专家介绍，使用燃气泄漏报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。

燃气专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事响应的根源，如采有用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。

有关部门经长期测试同样得出结论，燃气报警器防止一氧化碳中毒事故发生的有效率达95%以上。

温湿度在不同季节的变化，都与我们的健康息息相关。

研究结果表明：人体适宜的健康温度为18℃--25℃，健康湿度为40％-70％RH，在此环境下人体感觉最舒适．而在温度介于24℃-30℃，湿度小于60％时，人体感觉热而不闷；在温度高于80℃，湿度大于70％时，人体感觉闷热；在温度高于36℃，湿度大于80％时，人体感觉严重闷热，且发汗机制受阻，容易因体内蓄积大量的余热而中暑；工作出错率比平时高十倍，意外工伤事故比率上升。

1.2 技术发展概况随着国民生活水平的不断提高和安全防范意识的逐步增强，人们开始越来越关心自己的居住环境，不仅要求家居环境的人性化和舒适化，而且对智能化和安全化也提出了更高的要求。

相应的研究开发领域也应运而生，新技术、新产品层出不穷，室内防盗、火灾报警、煤气泄漏、水管爆裂等一系列存在不安全因素的相关产品都开始涌入市场。

国外对温度环境控制技术研究较早，始于20世纪80年代。

先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。

80年代末出现了分布式控制系统。

目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。

现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

1赵旭斌：基于单片机的室内多功能检测仪设计我国对于温度控制技术的研究较晚，始于20世纪80年代。

我国工程技术人员在吸收发达国家温室控制技术的基础上，才掌握了人工气候室内微机控制技术，该技术仅限于温度、湿度和COZ浓度等单项环境因子的控制。

我国温室设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。

我国采用的气体检测仪，最初主要从国外进口，后来研制出了利用气敏半导体检测元件的仪表并逐渐发展应用到各种行业。

国外从的20世纪30年代开始研究及开发气体传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高; 另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。

据有关统计，美国1996年-2002年气体传感器年均增长率为27%～30% o随着传感器生产工艺水平逐步提高，传感器进口小型化、集成度不断增大，使得气体检测仪器的体积也逐渐变小，提高了气体检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广1.3系统简介本系统可提高个人家庭住宅生活的安全舒适性。

它是以单片机为核心。

按实现功能主要包括：1）主控制器模块，采用AT89S51单片机作为主控单元。

2）温湿度模块，它使用传感器DHT11采集温湿度数据。

3）气体检测模块，使用MQ-6传感器采集气体浓度。

4）声光报警模块，采用MT8880来进行报警处理。

5）液晶显示模块，采用LCD1602显示模块来显示。

22 方案设计2.1 方案选择与论证2.1.1 煤气检测传感器选择方案一：用QM-N10气敏传感器作为探测头，它是一种新型的低功耗、高灵敏的气敏元件。

和其他的气敏传感器一样，QM-N10也有一个加热丝和一对探测电极，它是半导体N型材料制成的。

利用QM-N10设计电路简单，具有很高的灵敏度，对探测气体是行之有效的，但是功能单一，所以不能采用。

方案二：采用MQ-6气敏传感器。

MQ-6对液化气、丁烷、丙烷有较高的灵敏度，对乙醇蒸汽、烟雾几乎不响应，具有快速的响应回复特性，寿命长，稳定性可靠，驱动电路简单，适合于家庭或工业上对LPG、丁烷、丙烷、LNG的检测装置。

通过以上比较，由于在家庭厨房，可能会有蒸汽和烟雾等，而MQ-6对于这些干扰的抵抗能力比较强，所以本设计采用MQ-6传感器。

2.1.2 温湿度检测传感器选择方案一：采用分立器件搭建电路。

分别采用温度传感器和湿度传感器作为测量温湿度的器件，单片机分别读取温度与湿度后送显示。

这种方法电路复杂，而且需要用AD转换期间，增加了编程的复杂性，而且器件多，给电路板的焊接与调试等都造成了更大的不便，同时也增加了系统的成本。

方案二：采用温湿度一体数字传感器芯片。

此方案既可以减小外界对系统的干扰，又可以兼顾系统的成本，且完全可达到测量要求。

而且数字式传感器内部自带AD转换，输出直接为数字量，可直接被单片机读取，简化了电路，也简化了系统的程序。

综合以上分析与比较，采用第二种设计方案。

2.1.3 核心控制器选择对于控制芯片常用的可以选择的有CPLD器件和单片机。

CPLD器件：采用CPLD器件设计起来结构清晰，各个模块从硬件上设计起来相对简单，控制与显示模块间的连接也会比较方便，但是考虑到本设计的特点，3赵旭斌：基于单片机的室内多功能检测仪设计EDA在功能扩展上比较受限制，而且CPLD占用的资源也相对多一些，从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计没有什么优势。

单机片：单片机有丰富的中断源，方便本实验的设计，它的准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些调用。

I/O口功能也比较强大，方便使用，方便对设计进行扩展，使设计更加完善，成本也相对低一些，虽然在控制与显示的结合上有些复杂，但和前者相比用单片机设计还是比较可行的。

综上比较，本设计选用单片机作为控制芯片。

2.2 设计方案本设计以AT89S51单片机为核心控制器，通过MQ-2来检测一氧化碳浓度，并通过A/D转换器将其浓度电信号转换为可以被单片机识别的数字量，单片机将其处理后送液晶显示器显示，同时判断其是否超出安全值，超出安全值时启动声光报警功能，并通过拨号电路实现拨号报警功能。

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基于单片机的室内环境监测系统设计

基于单片机的室内环境监测系统设计

基于单片机的室内环境监测系统设计一、本文概述随着科技的快速发展和人们生活水平的提高，室内环境质量日益受到人们的关注。

室内环境监测作为保障居住环境和办公环境健康的重要手段，其重要性不言而喻。

本文旨在探讨基于单片机的室内环境监测系统的设计，旨在通过技术手段实现对室内环境参数的实时监测和数据分析，从而为用户提供舒适、安全的室内环境。

文章首先将对室内环境监测系统的背景和意义进行简要介绍，阐述其在实际应用中的价值和作用。

随后，将详细介绍基于单片机的室内环境监测系统的整体设计思路，包括系统的硬件组成、软件设计以及数据传输与处理等方面。

在硬件设计部分，将重点介绍单片机的选型、传感器的选择以及外围电路的设计。

在软件设计部分，将详细介绍系统的程序流程、数据处理算法以及用户界面设计。

将展示系统的实际运行效果，并对其性能进行评估。

本文的目的是为相关领域的研究人员和工程师提供一个基于单片机的室内环境监测系统设计的参考方案，同时也为普通用户提供一个了解室内环境监测技术途径的窗口。

通过本文的阐述，希望能够推动室内环境监测技术的发展，为改善人们的居住环境和生活质量做出贡献。

二、系统总体设计在基于单片机的室内环境监测系统设计中，总体设计是整个项目的核心部分，它决定了系统的基本架构和功能实现。

总体设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。

硬件设计方面，系统的核心是单片机，负责数据的采集、处理和控制。

我们选择了具有高性能、低功耗和易于编程的STC89C52单片机作为核心控制器。

为了监测室内的温度、湿度和空气质量，我们分别采用了DHT11温湿度传感器和MQ-135空气质量传感器。

DHT11具有响应速度快、抗干扰能力强等特点，而MQ-135则对有害气体具有较高的灵敏度。

系统还包括LCD1602液晶显示屏，用于实时显示监测数据；蜂鸣器，用于在空气质量超标时发出警报；以及按键模块，用于设置阈值和进行系统校准。

软件设计方面，我们采用了模块化编程思想，将系统划分为数据采集模块、数据处理模块、控制模块和显示模块等。

基于单片机的室内环境检测

基于单片机的室内环境检测

一、设计任务本系统满足室内环境变量实行全面、实时、长期监测的要求，实现室内环境温湿度、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。

二、方案设计2.1硬件设计在室内环境监测硬件设计上，由单片机（AT89C52）控制整个系统的运作，MQ211气敏传感器模块实现监测室内可燃气体功能、SHT11温湿度传感器模块实现监测室内的温度和湿度功能、按键模块实现设置报警上限功能、LCD液晶模块实现显示功能、蜂鸣器报警功能。

这六大模块组成的原理图来实现家庭环境检测系统的各个功能。

在该设计中，选用了AT89C52单片机作为控制芯片。

该芯片有丰富的内部资源，丰富的I/O接口，低电压，低功耗等优点，并且内置看门狗电路，支持串口程序烧录，使用方便快捷，可以进行C语言程序编写，易于实现。

温湿度测量方面选用瑞士SHT11芯片，该芯片内置A/D转换芯片，管脚接线简单，测量精度高等优点，气敏传感器使用多气体测量传感器MQ211，其具有多种可燃气体的测试功能，简单高效。

A/D转换模块选用ADC0831，具有接口电路简单，成本低等优点，该芯片为一路八位数转换芯片需求。

环境监测系统硬件结构图如图1.图1 系统硬件结构图2.1.1芯片管脚连接在该设计电路中，用单片机I/O口中的P1口作为LCD液晶屏的数据口，采用并口数据传输模式，P2口中P2.0、P2.1、P2.2作为控制信号输出口，分别接LCD的RS、R/W、E控制端；P2.3和P2.4分别接温湿度传感器SHT11的SCK和DATA，P2.5、P2.6和P2.7接按键电路。

P1口的P1.1、P1.2分别接ADC0831的控制端，P1.4接报警器的蜂鸣器。

图2 STC89C52管脚分布图2.1.2 晶振和复位电路时钟电路用于产生时钟信号，时钟信号是单片机内部各种微操作的时间基准。

基于单片机的室内环境监测系统设计

基于单片机的室内环境监测系统设计

基于单片机的室内环境监测系统设计随着科技的进步和人们生活水平的提高，对室内环境的要求也越来越高。

良好的室内环境不仅能提高人们的居住舒适度，还直接关系到人们的健康。

因此，室内环境监测系统的设计和应用成为了一个热门话题。

本文将介绍一种基于单片机的室内环境监测系统的设计方案，该系统旨在实时监测室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，并通过显示器和报警装置提供相应的环境信息，为用户创造一个舒适和健康的生活环境。

首先，我们选用了一款功能强大的单片机作为系统的核心控制器。

该单片机具有较高的性能和较低的功耗，能够满足室内环境监测系统的需求。

通过引入传感器模块，单片机可以实时地采集室内环境信息。

温度传感器是整个系统的重要组成部分之一。

我们选用了DS18B20温度传感器，该传感器精度较高，具有较好的稳定性和抗干扰性。

温度传感器将实时监测室内的温度变化，并传输给单片机进行处理。

单片机根据预设的温度范围，当温度超出范围时，报警装置将发出声音警示用户。

湿度传感器是另一个重要的模块。

我们选用了DHT11湿度传感器，该传感器具有较高的湿度测量精度和较低的功耗。

湿度传感器可以实时地监测室内的湿度变化，并将数据传输给单片机进行处理。

当湿度超出预设范围时，系统会通过显示器显示相应的警告信息，提醒用户进行调节。

光照强度传感器用于监测室内的光照情况。

我们选用了BH1750光照强度传感器，该传感器具有较高的测量精度和较宽的测量范围。

光照强度传感器将实时地监测室内的光照强度，并将数据传输给单片机进行处理。

当光照强度过强或过弱时，系统会自动调节窗帘或灯光，以保持适宜的光照条件。

二氧化碳传感器用于监测室内的空气质量情况。

我们选用了MG811二氧化碳传感器，该传感器具有较高的灵敏度和较低的功耗。

二氧化碳传感器将实时地监测室内的二氧化碳浓度，并将数据传输给单片机进行处理。

当二氧化碳浓度超过预设阈值时，系统会及时发出警报，提醒用户进行通风处理。

基于单片机的室内环境监测仪的设计毕业设计论文

基于单片机的室内环境监测仪的设计毕业设计论文

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 SYSTEMABSTRACTThe system meets the implementation of a comprehensive indoor environmental variable, real-time, long-term monitoring requirements. System microcontroller core, temperature, humiditysensors, gas sensors as measuring devices, smart sensors through theMCU and connect smart sensors collect and store measurement data,through analyzing and processing the results shown in the LCD liquidcrystal screen. In the SCM system, but also assisted to achieveover-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 havefunctions to the technical specifications, system designprinciples;Second, the whole system and each module of the hardwareand software design: static and dynamic characteristics of thesensor to use, single-bus technology SHT11 digital temperature andhumidity sensors measuring temperature and humidity circuit andprogram design, use of gas sensor data acquisition MQ211 circuit andprogram design;Third alarm, circuit and button programming.The design of the indoor temperature and humidity to achieve thedetection and display, while CO and methane, and other harmful gasesto complete excessive alarm, as the people's life, entertainment andpublic places to provide an effective environmental protectionsystem.KEY WORDS：Single-chip microcomputer, STC89C52, SHT11, monitoringof temperature and humidity, MQ211, indoor environment学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。