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基于单片机的室内甲醛检测系统设计--大学毕业设计(论文).docx
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基于单片机的室内甲醛检测系统设计--大学毕业设计(论文).docx
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1
郑州大学毕业设计(论文)
题 目 基于单片机的室内甲醛
检测系统设计
院 系 机械工程学院
专 业 机械工程及自动化
年 级
学生姓名 XXX
指导教师 XXX
2
摘要
近年来,人们生活质量越来越高,人们对于健康也愈来愈关注,而住宅内装潢
材料中含有的有害化学成分常常引发一系列健康问题,甲醛是这些有害化学成分
中危害较大的一种。它是一种无色气体,对人体有一定的刺激性,同时也是广为
人知的致癌物质,对健康有较大的危害。单片机具有很强的通用性、稳定性和可
靠性,而且其体积小,在价格上优势。因此,被很多智能设备和控制系统所应用。
本课题主要研究一种能自动监测室内甲醛浓度的系统,它使用一个电化学甲醛传
感器来测试室内甲醛浓度,并且能够通过液晶显示器显示该甲醛浓度值,通过一
个蜂鸣器实现报警功能,并通过 WiFi 模块实现远程云端监控。
关键词:甲醛,单片机,甲醛传感器,云端监控
Abstract
In recent years, the quality of life of the people more and more high,
for people's health is also getting more and more attention, and
residential decoration materials containing hazardous chemicals often
lead to a range of health problems, formaldehyde is the more serious these
harmful chemicals. It is a colorless gas, has a certain stimulation of
the human body, but also widely known carcinogens, a greater harm to health.
SCM has a strong versatility, stability and reliability, and its small
size, the price advantage. As a result, many intelligent devices and
control systems are used. The main task of this paper is to study a system
of automatic monitoring of indoor formaldehyde concentration, it uses an
electrochemical formaldehyde sensor to test the concentration of indoor
formaldehyde, and can show through the liquid crystal display the
formaldehyde concentration, through a buzzer realize alarm function, and
realize remote cloud monitoring through the WiFi module.
Key words: formaldehyde, MCU, formaldehyde sensor, cloud monitoring
3
目录
1 绪论....................................................................................................................5
1.1 研究的背景及意义.................................................................................5
1.2 现状及发展趋势.....................................................................................7
1.3 主要工作.................................................................................................9
1.4 本章小结..................................................................................................9
2 系统方案设计..................................................................................................10
2.1 系统总体方案.......................................................................................10
2.2 硬件系统方案.......................................................................................10
2.3 软件系统方案.......................................................................................11
2.4 本章小结................................................................................................11
3 硬件系统设计..................................................................................................12
3.1 单片机模块...........................................................................................12
3.1.1 STC90C516RD 的参数及特点 ..................................................12
3.1.2 单片机各引脚及功能................................................................13
3.1.3 单片机最小系统模块................................................................15
3.2 甲醛传感器模块...................................................................................16
3.2.1 传感器的选择............................................................................16
3.2.2 传感器原理及参数....................................................................16
3.2.3 传感器模块引脚........................................................................17
3.2.4 甲醛传感器模块的串口通信协议............................................18
3.3 串口 WiFi 模块.....................................................................................19
3.3.1 WiFi 模块特性............................................................................19
3.3.2 WiFi 模块的基本参数................................................................20
3.3.3 WiFi 模块的 AT 指令 ................................................................22
3.3.4 WiFi 模块的云端通信................................................................23
3.4 液晶显示模块........................................................................................24
3.4.1 液晶显示模块的概述................................................................24
3.4.2 显示模块引脚说明....................................................................25
3.4.3 显示模块操作............................................................................25
3.4.4 RAM 映射表及字库对照表.......................................................28
3.5 蜂鸣器模块...........................................................................................30
3.6 电源降压模块.......................................................................................30
4
3.7 串口通信的 TTL 电平匹配设计 .........................................................30
3.8 单片机程序下载器...............................................................................33
3.9 单片机中断系统...................................................................................35
3.10 串行通信..............................................................................................38
3.10.1 串行通信方式..........................................................................38
3.10.2 80C51 的串行接口 ...................................................................39
3.11 本章小结..............................................................................................41
4 软件系统设计..................................................................................................42
4.1 主程序的设计........................................................................................43
4.2 显示模块相关子程序设计...................................................................45
4.3 串口程序设计.......................................................................................46
4.3.1 串口初始化函数........................................................................46
4.3.2 串口发送函数............................................................................46
4.3.3 串口接收函数............................................................................47
4.3.4 数据处理函数............................................................................48
4.4 WiFi 模块程序设计............................................................................50
4.5 延时函数...............................................................................................51
4.6 仿真测试................................................................................................51
4.7 实物制作...............................................................................................52
4.8 本章小结................................................................................................54
5 实验与分析.......................................................................................................55
设计总结..............................................................................................................57
致谢......................................................................................................................58
参考文献..............................................................................................................59
附录......................................................................................................................60
附录 1 毕业设计开题报告.................................................................60
附录 2 C 程序清单 ..............................................................................60
附录 3 仿真电路图.............................................................................60
5
1 绪论
1.1 研究的背景及意义
近年来,人们生活质量越来越高,人们对于健康也愈来愈关注,而在住宅内,
装潢材料常常中含有各种有害化学成分,它们会引发一系列的健康问题,人们常
称之为“装潢病”。甲醛,其化学式为 HCHO,是这些有害化学成分中常常被人们
谈及的一种,它是一种无色且具有刺激气味的气体,同时也是一种潜在的致癌物
质,对人体健康有较大的危害,它能诱发很多疾病,如哮喘,白血病等。作为室
内空气中常见的污染物,它主要有 2 个来源。第一个由建筑材料和家具释放的,
如压木制品、胶粘剂、地板涂料、壁纸、油漆等。另一个来源是材料的燃烧,例
如吸烟。由于甲醛在工业上有极其广泛的应用,因此在生活中对我们构成了不小
的潜在威胁。
甲醛对人体存在较多的危害,它们主要表现如下:
(1) 对皮肤黏膜的刺激作用:这是甲醛的主要危害,我们知道甲醛是一种原
浆毒性物质,能够通过作用于蛋白质中广泛存在的氨基与蛋白质相结合。通
常,人体在吸入高浓度的甲醛时,呼吸道会受到严重的刺激甚至是水肿,于
此同时的外在表现多为眼部刺激、头痛等。
(2) 免疫系统的致敏作用:皮肤直接与甲醛接触会导致严重的后果,研究发
现,甲醛会导致过敏性皮炎,甚至是坏死。此外,有证据表明高浓度的甲醛
在被人体吸入时会诱发支气管哮喘。
(3) 对细胞的致癌变作用:实验室中发现,高浓度的甲醛可作为是一种基因
毒性物质存在。通过对实验动物的研究,发现在吸入高浓度甲醛的情况下,
能够引起鼻咽肿瘤。
突出表现:包括引起人体头痛、头晕、乏力等,此外不慎吸入者也会出现恶
心、呕吐、胸闷、眼痛、嗓子痛、胃纳差等,比较严重的会出现心悸、失眠,进
而体重减轻、记忆力减退,植物神经紊乱等;孕妇长期吸入有可能出现胎儿畸形,
甚至死亡,男性长期吸入可能会导致男子精子畸形、死亡等。
国家对于甲醛的安全浓度有所规定,我们可以查阅到空气中甲醛的相对浓度危
险度,如表 1.1 所示:
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