基于51单片机的智能家居室内空气质量监控系统设计

基于51单片机的智能家居室内空气质量监控系统设计

摘要：本系统主要研究的是对家庭环境的有害气体和温湿度检测并能做出告警功能的系统。系统主要是以51单片机为主控中心，以DHT11温湿度传感器、ZE08-CH2O甲醛传感器为信息采集模块，对室内温湿度和甲醛进行实时的采集处理，最后由LCD1602显示测得的数据值。同时还设计了报警系统，能够实现在甲醛浓度和温湿度超标及时的告警提醒，配置了按键用于调节范围值。使用的是KeiluVsions5开发环境开发的。其中包含了温湿度数据模块的读取，A/D将数字量转换，按键扫描模块和液晶显示.单片机将接收DHT11所采集到的温湿度的数据，以及接收ZE08-CH2O甲醛传感器所采集到的甲醛浓度的数据。单片机将各个模块采集到的数据进行处理。如果甲醛浓度超标，将通过蜂鸣器报警提醒并通过液晶显示屏显示检测得到的温度、湿度以及甲醛浓度的值。

关键字：空气检测：51单片机：DHT11:ZE08-CH2O甲醛传感器:数模转换

第一章绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题研究的内容 2

第二章总体方案设计 3

2.1空气质量检测系统的设计思路 3

2.2 方案选择 3

2.3方案说明 4

2.4 系统的技术要求以及主要功能 5

第三章硬件系统电路设计 6

3.1 单片机模块 6

3.1.1 单片机选型介绍 6

3.1.2 STC89C52单片机传感器介绍： 7

3.1.3 STC89C52单片机引脚说明； 7

3.1.4 STC89C52最小系统及电路图 8

3.2 甲醛传感器模块 9

3.2.1 甲醛传感器的选型及介绍 9

3.2.2 ZE08-CH2O型电化学甲醛模组介绍 9

3.2.3甲醛传感器电路设计 11

3.3 温湿度传感器模块 11

3.3.1 温湿度传感器的选型及介绍 11

3.3.1 DHT11温湿度传感器介绍： 12

3.3.2控制时序 12

3.3.3温湿度传感器模块电路设计 13

3.4 显示模块 13

3.4.1显示模块的选型 14

3.4.2 LCD1602介绍： 14

3.4.3 LCD1602引脚介绍： 15

3.4.4 显示模块电路设计 16

3.5 报警模块 16

3.5.1报警模块的介绍 16

3.5.2 报警模块电路设计 16

第四章软件系统设计 18

4.1 主程序流程图设计说明 18

4.2 温湿度控制子程序 19

4.3报警模块子程序控制 20

4.4显示模块控制子程序 21

4.5键盘操作控制子程序 22

第五章系统调试与分析 23

5.1硬件调试 23

5.2软件调试 23

5.3软硬件联合调试 23

第六章总结与展望 25

6.1总结 25

6.2展望 26

致谢 27

参考文献 28

附录 29

附录一: 电路原理图 29

附录二：程序代码 30

第六章总结与展望

6.1总结

此次的课题为智能家居室内空气质量监控系统，我选择的是以甲醛报警系统作为自己的毕业设计。选择这个设计方案是因为甲醛在很大程度上危害到了人们的健康，需要一种空气质量监控系统来检测家庭环境质量。

此设计能够完成简单的空气质量检测，满足场合不大的地方。实物虽然最终能够实现显示和报警的功能，但还有一些不足和待改进之处，它现在只具有检测甲醛和温湿度值的功能，在此基础上还可以加入一些无线通讯功能和控制功能，能够将检测到的结果通过无线模块传送到接收设备上，也能在检测到异常的情况下及时的接收到消息。这样原本简单甲醛检测模块就可以变成一个物联网设备，这样此系统的安全性会更高，使用起来也更加的方便。

不仅如此，系统还可以增加其他功能，现在仅仅是检测一种有害气体浓度值，后续可以在此基础上增加其他气体的检测模块，做到一个设备同时检测多种气体的功能。也可以通过网络设备与家庭中的其他智能设备相连，做到原本互不相干的设备物物相连，满足更加便捷安全的家庭环境。也可以实现同时检测多个家庭环境的功能，通过上位机将各个环境的检测结果上传到物联网平台上，做到实时控制多个环境的功能。

智能家居空气质量检测系统这一个目标在人们对空气质量的要求下已经受到广泛的关注，在未来会有更加完善的技术和设备来实现。不管从哪个方便来说，对空气质量的要求已经成为了现代人们的一项基础需求。在室内空气质量方面，对有害气体的检测和防范是至关重要的，所以在此次的设计中，有一个声光报警功能，只有及时的注意到有害气体，才能避免对人体造成伤害。

此次的毕业设计让我明白物联网这一专业不仅仅需要广泛的知识，也需要很强实际动手的能力。从刚开始的开题报告到最终的实物完成，里面出现许多问题，

平时在学业上的疏忽和问题在此时都显现出来了。对于硬件的不了解，在选择硬件设备时耗时较多，需要选择一款合适的设备需要进行多个比较。而在软件程序编写方面，面对的问题则是更多。对于模块函数的知识不足，编写起来则是问题多多，即使网络上有很详尽的教学视频和在查阅了很多专业书籍后，对于一些知识也很那立理解消化。因此我也明白学无止境，这些知识在后面的学习或工作中都是有着很大的作用。

6.2展望

1.本设计是一个检测家庭环境的空气质量，可以在此基础上完成多个房间的检测，并通过上位机完成整体的处理

2．本设计目前只能检测甲醛的浓度值，以后可以完成同时对多种有害气体的检测。

3.可以通过网络的方式，将家庭的智能设备与本系统连接起来，做到联合控制，完成功能一体化的家庭模式。

参考文献

[11 陆遥. 传感器技术的研究现状与发展前景[J]. 科技信息,2009,19:31-32+35.

[2] 李朝青.单片机原理及接口技术[M]，高等教育出版社，2001.

[3] 邵子扬, 黄保明, 刘海涛. Keil软件仿真的串口调试技巧. 单片机与嵌入式系统应用, 2006(7): 76~78

[4] 曹乐南, 霍大勇. 单片机与PC机串行通信的实现. 中国科技信息, 2006(11): 192, 203

[5] 裴志刚，朱立.室内装修甲醛的危害及测量方法[J].实验技术与管理.，2005, 22 (6): 127.

[6] 褚家美. 室内空气质量控制中关键检测技术的研究[J]. 南京师范大学学报(工程技术版). 2010(04).

[7] 施京毅.基于气体传感器阵列的多气体检测及应用[D]. 西北工业大学硕士学位论文.