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多参数家庭环境监控装置设计与实现
前言
现在人们的生活和工作每天80%以上的时间都处于室内环境中，并且室内污染物的危害极大，会引起失眠、恶心、头痛和记忆力衰退等症状，严重的可造成败血症、致癌和致畸性等疾病，因此要营造一个健康的室内生存环境。有调查显示，有时室内污染情况比室外更严重。为了保障人们的健康、舒适感和工作学习效率，监测室内环境并改善室内环境质量显得尤为重要。
目前，市面上已经出现了各种室内环境监测仪，虽然此类仪器的成本不是很高，监测速度也较快，但绝大数产品只能用于室内环境的监测，不具备改善室内环境的功能。随着人们对生活品质的日益提升，单纯地进行室内环境监测已经无法满足改善室内环境质量的需要，所以只有把控制设备改善室内环境质量作为室内环境监测的后备力量，室内环境监测才能更深入持的发展。本设计在实现监测与控制结合的基础上，提出“多参数家庭环境监控装置”系统，此系统意在实现室内环境的预警监测及自适应调节。
本设计研究的主要内容是家庭环境的监测和设备控制，把环境监测和设备控制结合起来。在实现监测环境参数变化的同时，也能在环境参数超标时控制相应的设备调节环境参数至适宜范围。本次设计最重要的两个部分是环境参数采集和设备控制，对于环境参数采集部分选取了温度、湿度和PM2.5颗粒物3个环境参数，选用温湿度传感器采集温度和湿度，粉尘传感器采集PM2.5浓度。设备控制部分是单片机控制继电器开启关闭加热器、加湿器和风扇工作调节温度、湿度和PM2.5浓度。同时，本设计注重人性化设计提供友好的人机交互，加入按键模块设置环境参数阈值，声光报警模块警示环境参数超出阈值，LCD1602液晶屏实时显示采集的温度、湿度和PM2.5浓度。
目录
前言 2
1 系统方案论证及总体方案设计 3
1.1 设计要求及难点分析 3
1.1.1 设计要求 3
1.1.2 难点分析 3
1.2 设计方案论证 3
1.2.1 主控芯片的选择与论证 3
1.2.2 温湿度监测模块选择与论证 4
1.2.3 PM2.5监测模块选择与论证 4
1.2.4 环境质量指标的选择与论证 4
1.3 总体方案设计 5
1.3.1 硬件设计方案 5
1.3.2 软件设计方案 6
2 硬件设计 7
2.1 主控单元电路设计 7
2.1.1 主控芯片 7
2.1.2 时钟电路设计 7
2.1.3 复位电路设计 8
2.2 电源电路设计 8
2.3 采集电路设计 9
2.3.1 温湿传感器介绍 9
2.3.2 粉尘传感器介绍 10
2.4 A/D转换电路设计 12
2.5 报警电路设计 13
2.6 显示电路设计 13
2.7 按键电路设计 14
2.8 控制电路设计 14
3 软件设计 15
3.1 主程序设计 15
3.2 温湿度采集程序设计 16
3.3 PM2.5采集程序设计 18
3.4 LCD显示程序设计 19
3.5 按键程序设计 20
3.6 处理程序设计 21
4 系统测试 22
4.1 测试方案的设计 22
4.2 软件仿真 22
4.2.1 显示电路调试 23
4.2.2 温湿度采集调试 23
4.2.3 A/D转换电路调试 23
4.2.4 控制电路调试 24
4.3 实物测试 24
4.4 测试结论 25
5 总结 26
参考文献 27
致谢 28
附录1 硬件原理图 29
附录2 仿真原理图 30
附录3 实物图 31
附录4 部分代码 32
附录5 元器件清单 38
参考文献
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