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基于单片机的室内空气质量监控系统设计.doc
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基于单片机的室内空气质量监控系统设计.doc
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本科论文
目 录
摘 要 ...................................................................................................................I
Abstract ....................................................................................................................II
引 言 ..................................................................................................................1
1 控制系统设计 ......................................................................................................3
1.1 方案选择 .....................................................................................................3
1.2 系统控制原理 .............................................................................................4
2 系统硬件设计 .......................................................................................................5
2.1 单片机的选择与设计 .................................................................................5
2.2 温湿度模块设计 .........................................................................................6
2.3 甲醛采集模块设计 .....................................................................................8
2.4 显示器模块设计 .........................................................................................9
2.5 按键模块设计 ...........................................................................................10
2.6 报警模块设计 ...........................................................................................11
2.7 加湿及风扇模块设计 ...............................................................................11
3 系统软件设计 .....................................................................................................13
3.1 总流程方案设计 .......................................................................................13
3.2 温湿度获取的软件设计 ...........................................................................14
3.3 液晶屏 LCD1602 的软件设计 .................................................................15
4 系统调试 .............................................................................................................13
4.1 硬件调试 ...................................................................................................16
4.2 软件调试 ...................................................................................................16
结 论 ................................................................................................................17
参考文献 ................................................................................................................18
附录 1 原理图 .......................................................................................................20
附录 2 源程序清单 ...............................................................................................21
致 谢 ................................................................................................................31
本科论文
摘 要
室内的温度和湿度是两种最基本的环境参数,与人们的生活环境息息
相关,监控温湿度可以更好地控制我们的生活环境
Error! Reference source not found.
。
而甲醛是一种原生质毒物,对人体健康的危害具有长期性、潜伏性、隐蔽
性等特点,它无处不在,不仅在新装修的家里也在各种的生产车间,因此
为了人们的身体健康设计了一款基于单片机的温湿度及甲醛浓度监控系统
[1][1]
。
本设计利用单片机控制功能结合传感器检测功能,提出一种以单片机
为主控单元的空气质量监控系统。它的主要功能实现是通过温湿度传感器
进行检测,并使数据显示在 LCD 屏上
[3]
。此设计通过按键设置温湿度和甲
醛浓度的限值。低于湿度设定值时启动雾化片实现加湿功能,高于温度设
定值蜂鸣器报警。当甲醛浓度超出标准值时控制风扇转动保持车间内空气
流通,减少甲醛浓度。最后结合软件模块设计,利用代码对硬件进行驱动,
经软硬件实物调试后,从而实现本设计功能的执行和控制。
本设计不仅能够监控车间温湿度的情况,还可以改善人们在车间长期
工作导致的健康问题。本系统设计遵守体积小,质量轻,性价比高的原则,
大大提高了轮胎的生产质量和工人的生活质量,这对于生产车间空气质量
的研究有着很大的意义将进一步推动目前轮胎工业的进步和发展。
关键词:温湿度传感器; 单片机; 甲醛浓度
本科论文
Abstract
Indoor temperature and humidity are two basic environmental parameters,
which are closely related to people's living environment
Error! Reference source not found.
.
Measuring temperature and humidity can better control our living environment.
And formaldehyde is a kind of protoplasm poison, which has the characteristics
of long-term, latent and concealed. It is everywhere, not only in the newly
decorated home but also in a variety of production workshops. So design a
temperature and humidity based on the MCU and formaldehyde concentration
monitoring system for peoples’ health
[1]
.
This design uses a single-chip microcomputer control function combined
with the sensor detection function to propose an air quality monitoring system
with a single-chip microcomputer as the main control unit. The function
realization is to detect through the temperature and humidity sensor, and make
the data displayed on the LCD screen
[3]
. This design sets the limits of
temperature, humidity and formaldehyde concentration through the buttons.
When the humidity is lower than the set value, the atomizer is activated to
realize the humidification function and the buzzer alarms above the temperature.
The fan will rotate automatically to keep the air circulating in the workshop and
reduce the formaldehyde concentration when the formaldehyde exceeds the
standard value. Finally, combined with the software module design and used
code to drive the hardware, after the hardware and software debugging, so as to
achieve the implementation and control of functions.
This design can not only monitor the temperature and humidity of the
workshop, but also improve the health problems caused by people working in
the workshop for a long time. The design greatly improve the quality of tire
production and the quality of life of workers by following the principle of small
volume, light weight and high cost performance, which is of great significance
to the research on the air quality of production workshops and will further
promote the progress and development of the current tire industry.
Keywords: temperature and humidity sensor; singlechip microcomputer;
formaldehyde concentration
本科论文
引 言
随着科技的发展,测量技术也不断精进,人们越来越重视空气质量指
数,比如说温湿度、甲醛、一氧化碳、PM2.5 等。而在轮胎的生产车间也
要实时监控温湿度以防止由于湿度过高导致的轮胎生霉和由于温度过高导
致的橡胶发粘、强度下降等情况。除此之外,在生产车间更要监控甲醛的
浓度。甲醛是在室温下是一种易溶于有机溶剂的无色且具有刺激性气味的
气体。它可用于医学被制成福尔马林溶液。甲醛的毒理作用是通过与蛋白
质的结合危害呼吸道、皮肤组织从而致癌致畸。甲醛这种有毒物质被人们
吸入后慢慢累积,长期危害人们的身体健康且不易被发觉,如果人们经常
待在甲醛浓度高的地方可导致中毒以及不可逆的疾病
[4]
。已经有报道称某工
厂的工人长期吸入甲醛造成一些血液疾病,这种情况已受到国家重视并将
甲醛列为一级危险化学品严格管理。因此为了工人们的身体健康和提高轮
胎的生产率非常有必要设计一款可以实时监控空气质量的仪器。
由于人们开始追求健康的生活环境,出现了一些甲醛浓度的测定方法。
现在,测定方法和标准已经有很多,并形成了较为统一的测定方法。标准
规定的方法绝大多数是化学分析法,使用的手段是实验室分析仪器,主要
有比色计、分光光度计、化学滴定、气相和液相色谱
[5]
。但这些方法普遍要
求检测人员按照标准采集空气样本,并用专业仪器按照严格的化学实验步
骤检测样本的甲醛浓度,费力费时、成本高、自动化程度低,过程复杂,
很难做到现场实时控制。同时,各国之间在测试方法上基本相同,但是根
据相关国家法律规定不同,得出结果标准也不同,这并不影响结论,只要
结果在标准之下即可。
因此,我认为研究带有温湿度控制功能的甲醛浓度监控系统是有必要
的,它具有一定的实用价值与广阔的应用前景,能够改善人们在车间长期
工作而导致的健康问题以及提高轮胎的生产质量和效率。
本文基于单片机设计的空气质量监控系统,本篇论文共分为四部分,
主要内容如下。
第一部分为系统总体方案设计。根据课题要求选择合适的主控制器并
设计出系统的总体方案。
本科论文
第二部分为系统的硬件设计。主要是温湿度采集和甲醛采集模块的选
择。还包括显示模块、按键模块、报警模块、加湿及风扇模块的设计。
第三部分为系统的软件设计。简要介绍了总体流程、温湿度和甲醛浓
度获取及液晶屏显示实现的方式与流程图。
第四部分为系统调试。完成本系统的硬件焊接及调试,并将编写并调
试完的程序烧录到单片机中,搭建系统硬件联调。
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