基于单片机的室内环境监测的设计

"基于单片机的室内环境监测的设计" 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。 系统主要由六大模块组成：单片机（STC89C52）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检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。 系统的设计主要做了以下几方面的工作： 一、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、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、报警、按键的电路和程序设计。 本设计对室内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，为人民的生活、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，室内环境。 第 1 章 室内环境的监控系统设计 为实现室内环境的监控，系统需具备以下功能： 1. 温度监控：利用温度传感器将检测到的数据传给单片机并显示。通过键盘设置温度上下限，超过上限或低于下限后报警。 2. 湿度监测：利用湿度传感器将检测到的数据传给单片机并显示。 3. CO 浓度监控：利用气敏传感器检测 CO 浓度传给单片机。通过键盘设置浓度上限，超过上限后报警。 第 2 章 硬件电路设计 2.1 CPU 模块 在该室内环境监测系统中选用 STC89C52 单片机作为主控芯片，实现系统设计要求的各项功能。在该设计中其为系统的核心部分，STC 系列单片机是基于 AT89C51 系列单片机内核位核心单元，封装时加入了看门狗电路和串口程序烧录的功能，使用更加方便。 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 口中的 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、P2.7 接按键电路。P1 口的 P1.0、P1.1、P1.2 分别接 ADC0831 的控制端，P1.4 接报警的蜂鸣器。 2.1.2 芯片管脚说明 单片机有 4 个 I/O 端口，每个端口都是 8 位双向口，共占 32 根引脚。每个端口都包括一个锁存器（即专用寄存器 PO～P3）、一个输入驱动器和输入缓冲器。通常把 4 个端口称为 PO～P3。 在无片外扩展的存储器的系统中，这 4 个端口的每一位都可以作为双向通用 I/O 端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2 口作为高 8 位地址线，PO 口分时作为低 8 位地址线和双向数据总线。 在作为一般的通用 I/O 输入时，都必须先向锁存器写入“1”，使输出驱动场效应管 FET 截止以免误读数据。各自特点如下： 1. P0 口为双向 8 位三态 I/O 口，它既可作为通用 I/O 口，又可作为外部扩展时的数据总线及低 8 位地址总线的分时复用口。 2. P1 口为 8 位准双向 I/O 口，内部具有上拉电阻，一般作通用 I/O 口使用，它每一位都可以分别定义为输入线或输出线，作为输入时，锁存器必须置 1。 3. P2 口为 8 位准双向 I/O 口，内部具有上拉电阻，可直接连接外部 I/O 设备。 4. P3 口为 8 位准双向 I/O 口，内部具有上拉电阻，它是双功能复用口，每个引脚可驱动 4 个 TTL 负载。 控制线一共有 6 条：（1）ALE/PROG：地址锁存允许/编程线，配合 P0 口引脚的第二功能使用。在访问片外存储器时，8051CPU 在 P0.7～P0.0 引脚上输出片外存储器低 8 位地址的同时在 ALE/PROG 上输出， ... （续接）