基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要近幾年里，環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重。伴隨著大規(guī)模的沙塵暴天氣，人們?cè)俅伟循h(huán)境問題的話題推送到到風(fēng)口浪尖。霧霾、浮塵天氣接連不斷，不得不讓人們關(guān)注到室內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量。在此環(huán)境下，本文以室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的問題為中心設(shè)計(jì)了一款基于51單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。用于檢測(cè)空氣中溫度、濕度、PM2.5和甲醛。從而能夠使人們實(shí)時(shí)的看到各項(xiàng)指數(shù)，從而及時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)的空氣質(zhì)量，提高生活水平。本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，以溫度、濕度傳感器、PM2.5傳感器、甲醛傳感器為測(cè)量元件。智能感應(yīng)器收集和存儲(chǔ)量值。在單片機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，各項(xiàng)閾值設(shè)置，數(shù)據(jù)超出閾值觸發(fā)報(bào)警。同時(shí)通過WIFI模塊可以將數(shù)據(jù)同步到手機(jī)端，App中可查看到各項(xiàng)數(shù)據(jù)。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；傳感器；報(bào)警器；LCD顯示器；WIFI；目錄TOC\o"1-3"\h\u195681.緒論 175941.1課題的背景及意義 1187911.2課題的主要內(nèi)容 1248031.3系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)介紹 180682.需求分析 453302.1系統(tǒng)可行性研究 482012.1.1經(jīng)濟(jì)可行性 42412.1.2技術(shù)可行性 4191322.2功能需求分析 428843.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 614393.1系統(tǒng)組成及工作原理 6249983.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6121573.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 757983.2.2傳感器 75798DHT11溫濕度傳感器 75798GP2Y1010AUOFPM2.5傳感器 85798CJMCU-1100甲醛傳感器 8194063.2.3LCD12864液晶顯示器 957273.2.4ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器 9150353.2.5ESP8266WIFI模塊 10150803.2.6電源變壓 10179993.2.7復(fù)位電路 11177343.2.8時(shí)鐘電路 11220323.2.9聲光報(bào)警電路 12263863.2.10繼電器電路 12257593.2.11按鍵電路 13107994.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14284274.1主程序設(shè)計(jì) 14120964.2溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì) 1451114.3PM2.5檢測(cè)子程序設(shè)計(jì) 15165764.4數(shù)據(jù)顯示子程序設(shè)計(jì) 1522504.5ADC0832芯片接口程序的編寫 15266024.6中斷服務(wù)鍵盤設(shè)定程序設(shè)計(jì) 16321264.7報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 1730194.8App開發(fā) 1816415.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試 19298865.1WIFI測(cè)試 1982265.2液晶顯示器測(cè)試 19184315.3傳感器測(cè)試 20273195.3按鍵測(cè)試 20108365.4聲光報(bào)警測(cè)試 21205075.5繼電器測(cè)試 21238405.6App測(cè)試 21303275.7系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 22304446.總結(jié) 2310000參考文獻(xiàn) 241.緒論1.1課題的背景及意義在最近的幾年里，霧霾的這個(gè)名詞出現(xiàn)突然出現(xiàn)在人們的生活中?？諝獾馁|(zhì)量被更多的人去關(guān)注，促使了全社會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境認(rèn)識(shí)的提高。二十世紀(jì)七十年代到現(xiàn)在,新聞中總能看見,國(guó)外的一些人群出現(xiàn)了非特異性癥狀,眼睛、鼻字和喉嚨有刺激感、干燥癥狀,還有的表現(xiàn)為身體感到疲乏、無(wú)力、不適、偶爾感到頭痛,明顯感覺到記憶力減退等。后來(lái)證實(shí)這些癥狀的出現(xiàn)與建筑物有緊密的聯(lián)系,后將此癥狀稱為“不良建筑物綜合癥(SickBuild-ingSyndrome)”。雖然這些癥狀產(chǎn)生的原因的根本所在我們并不清楚,但是因?yàn)榻ㄖ脱b飾裝修材料引起的室內(nèi)環(huán)污染問題已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。這是在”煤煙型”和”光化學(xué)煙霧型”污染后,出現(xiàn)的”室內(nèi)空氣污染”為標(biāo)志的第三污染[1]。隨著房屋裝修樣式的多樣化，在裝修過程中各種建筑材料和裝飾裝修材料所釋放出來(lái)的污染物和日常生活中大量使用的一些殺蟲劑、除臭劑、芳香劑等試劑中所包含的污染物沒有辦法完全徹底的排出到室外。因此造成室內(nèi)的污染物濃度要大大的高出了室外相同污染物的濃度，要高出幾倍更恐怖的要高出幾十倍，因此造成室內(nèi)環(huán)境污染。這些危害使更多的居民認(rèn)識(shí)到房屋裝修材料會(huì)造成室內(nèi)環(huán)境污染，而且室內(nèi)環(huán)境污染就會(huì)導(dǎo)致多種疾病的產(chǎn)生[2]。居民在裝修房屋時(shí)在看重居住環(huán)境的舒適美觀的同時(shí)也追求健康的意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)，認(rèn)識(shí)到室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要，越來(lái)越多的人開始對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，并關(guān)注空氣質(zhì)量好與壞。根據(jù)需求，從而引出室內(nèi)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)[3]。用來(lái)幫助人們時(shí)時(shí)刻刻的檢測(cè)室內(nèi)的空氣質(zhì)量，從而對(duì)空氣質(zhì)量加以控制，提高人們的生活質(zhì)量[4-6]。1.2課題的主要內(nèi)容課題設(shè)計(jì)工作進(jìn)行如下：1、確定系統(tǒng)發(fā)展的總體計(jì)劃，包括其職能設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)的原則、系統(tǒng)的組成和功能；2、進(jìn)行感應(yīng)器的電路設(shè)計(jì)，包含電路的構(gòu)成和原理，器材的選擇；3、進(jìn)行軟件和硬件的調(diào)試。1.3系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)介紹1.C語(yǔ)言C語(yǔ)言是直接操作計(jì)算機(jī)底層的一門語(yǔ)言。是面向過程的、抽象化的。對(duì)于硬件的開發(fā)來(lái)說(shuō)，C語(yǔ)言可算的上是不二之選。C語(yǔ)言的方式編譯簡(jiǎn)單，對(duì)于處理低級(jí)存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)也很簡(jiǎn)單。而C語(yǔ)言的高效原因在于不需要運(yùn)行環(huán)境做支撐，而且只產(chǎn)生少量的機(jī)器語(yǔ)言。51單片機(jī)也是支持C語(yǔ)言的。用的是C編譯器，產(chǎn)生的目標(biāo)代碼是符合C語(yǔ)言的ANSI標(biāo)準(zhǔn)的。2.易語(yǔ)言易語(yǔ)言（EPL）是一門打破常規(guī)的語(yǔ)言，與其他語(yǔ)言不同之處就在于它是以中文作為編程語(yǔ)言，其以“易”著稱，吳濤就是這門語(yǔ)言的創(chuàng)始人。易語(yǔ)言早期叫E語(yǔ)言。最早的版本的發(fā)布是在2000年9月11日。易語(yǔ)言被創(chuàng)作出來(lái)就是為了用中文來(lái)進(jìn)行編寫程序的實(shí)踐，方便中國(guó)人并且符合中國(guó)人的思維模式來(lái)編寫程序，不在用西方思維來(lái)編寫程序。易語(yǔ)言的誕生大幅度的降低了中國(guó)人編程的門檻和學(xué)習(xí)的難度。到現(xiàn)在易語(yǔ)言已經(jīng)發(fā)展到一定的規(guī)模，功能上、用戶數(shù)量上都十分可觀。3.Keil4c51KeilC51這個(gè)系統(tǒng)是美國(guó)的一家公司提供由51系列的單獨(dú)的語(yǔ)言設(shè)備連接的語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)與綜合語(yǔ)言相比，c語(yǔ)言在功能、結(jié)構(gòu)、易讀和保存方面(包括在學(xué)習(xí)和應(yīng)用方面)都有明顯的優(yōu)勢(shì)。Keil就是由一個(gè)連接c芯片、hommler、連接器、倉(cāng)庫(kù)管理和高效模擬的全面發(fā)展系統(tǒng)組成，這些功能將綜合發(fā)展環(huán)境連接在一起。4.AltiumDesignerAltiumDesigner系統(tǒng)是這是一個(gè)通常在Windows系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的綜合電子操作系統(tǒng)。這個(gè)軟件包括了每一個(gè)原理、每一個(gè)模擬、關(guān)節(jié)生成、自動(dòng)執(zhí)行端置系統(tǒng)，以及目標(biāo)與設(shè)計(jì)輸出的微分分析等，提高了開發(fā)的效率5.易安卓易安卓的簡(jiǎn)稱是E4A，是Simple語(yǔ)言的編程工具，類似易語(yǔ)言的Basic語(yǔ)法?？梢暂p松的編寫Android應(yīng)用程序。只要接觸過易語(yǔ)言，就可以很輕松上手。E4A和易語(yǔ)言都是可視化開發(fā)環(huán)境，還有強(qiáng)大的智能語(yǔ)法提示功能。純中文編寫代碼，適合中國(guó)人開發(fā)。E4A因?yàn)橐呀?jīng)內(nèi)置了Android1.5開發(fā)包SDK，所以只需額外下載安裝Java1.6開發(fā)包就可以使用。目前E4A還處于初級(jí)階段。該論文的工作主要致力于完成溫度、濕氣、pm2.5和甲醛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的理論解釋和實(shí)施工作，以探測(cè)測(cè)量、預(yù)警和單位空間質(zhì)量。包括相關(guān)理論知識(shí)，與硬件的連系和軟件設(shè)計(jì)。2.需求分析室內(nèi)是人們所處時(shí)間最長(zhǎng)的環(huán)境。室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量好壞決定了人們生活質(zhì)量的高低?？萍荚诓婚g斷的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用來(lái)操縱室內(nèi)的環(huán)境了。系統(tǒng)有中央控制機(jī)制以及終端機(jī)和傳感器。一開始，您可以建立一個(gè)“對(duì)環(huán)境有益”的管理程序清單。該計(jì)算機(jī)以存庫(kù)的形式保存，控制系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)。然后這臺(tái)機(jī)器會(huì)把信息傳到一個(gè)中央控制設(shè)備中來(lái)控制建筑物的空間狀況，并確保設(shè)備通過輸出指令來(lái)接收信號(hào)。溫度、濕度、氣體濃度可以自動(dòng)控制。根據(jù)需要，按鈕可以按情勢(shì)而改變環(huán)境。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)是大多數(shù)人們用來(lái)檢測(cè)環(huán)境質(zhì)量的選擇，是提高生活水平高新技術(shù)的體現(xiàn)。2.1系統(tǒng)可行性研究2.1.1經(jīng)濟(jì)可行性系統(tǒng)的開發(fā)是基于52單片機(jī)，在此電商盛大的背景下，所需的硬件都可以在網(wǎng)上買到而且價(jià)格低廉，采購(gòu)方便。開發(fā)所需的用到的軟件也是免費(fèi)的，所以在經(jīng)濟(jì)上是可行的。2.1.2技術(shù)可行性52單片機(jī)和51單片機(jī)大致相同，使用了MCS-51的經(jīng)典內(nèi)核，但是在51的基礎(chǔ)上有了很大的改進(jìn)。使芯片具有更多功能。52單片機(jī)高靈活是因?yàn)樵趩涡酒?，有一個(gè)8位處理器和一個(gè)可編程的閃存。Android應(yīng)用程序的開發(fā)采用的是易安卓，又稱E4A。中文編碼，新手也能快速上手。它內(nèi)置了Android的SDK。很適合本次系統(tǒng)的開發(fā)需求。2.2功能需求分析主要功能介紹如下：下位機(jī)：(1)對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示溫度、濕度、PM2.5和甲醛濃度。(2)控制溫度、濕度和甲醛濃度，默認(rèn)的設(shè)定溫度、濕度值及PM2.5、甲醛濃度的閾值為上次所設(shè)。溫度低于規(guī)定的極限溫度加熱（發(fā)光二極管取代），高于規(guī)定的最高溫度開啟風(fēng)扇降溫。在規(guī)定的極限濕度以下噴水（發(fā)光二極管取代），在規(guī)定的濕度極限之上開啟熱風(fēng)機(jī)（發(fā)光二極管取代）。甲醛濃度超出所設(shè)上限值時(shí)開啟風(fēng)扇通風(fēng)。(3)按鈕可以隨時(shí)更改數(shù)據(jù)的上下極限。在修改期間，警報(bào)模塊被暫停。修改后，退出設(shè)置可以保存。警報(bào)模塊又開始工作了。(4)警報(bào)通過報(bào)警裝置進(jìn)入。當(dāng)系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)中的異常時(shí)，它會(huì)發(fā)出警報(bào)。觀察系統(tǒng)的狀態(tài)很方便。（5）WIFI與上位機(jī)通信。上位機(jī):通過WIFI與下位機(jī)進(jìn)行通信。App中同步顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（3）下位機(jī)觸發(fā)報(bào)警時(shí)，App中同時(shí)給出提示。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)的核心是STC89C52單片機(jī)，溫、濕度傳感器模塊、PM2.5傳感器模塊、甲醛傳感模塊、按鍵輸入模塊、聲光報(bào)警模塊、繼電器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、WIFI模塊共同組成實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)功能框圖數(shù)據(jù)收集來(lái)自溫、濕度傳感器、pm2.5傳感器和甲醛的傳感器;然后利用芯片將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將這些模擬數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。這使得單片機(jī)控制的lcd顯示。除此之外，用戶還可以通過按鍵輸入模塊設(shè)置溫度、濕度、PM2.5及甲醛濃度閾值，當(dāng)數(shù)據(jù)顯示超過閾值時(shí)，就啟動(dòng)警報(bào)，并通過繼電器控制電路啟動(dòng)相應(yīng)的控制措施。通過WIFI模塊與手機(jī)端通信。App中同步各項(xiàng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，提醒及時(shí)改善空氣質(zhì)量。3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件采用了STC89C52單片機(jī)、GP2Y1010AU0FPM2.5傳感器、DHT11溫濕度傳感器、CJMCU-1100甲醛傳感器、LCD12864液晶顯示器、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器、ESP8266WIFI模塊等硬件。3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)能夠正常工作的最小單元就是單片機(jī)的最小系統(tǒng)，電源、時(shí)鐘和復(fù)位這三個(gè)電路一同組成的[7]，電源電路就是正常工作供給的電源電壓；時(shí)鐘電路分為內(nèi)、外部時(shí)鐘兩種工作方式，它是產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)為單片機(jī)工作提供時(shí)鐘節(jié)拍；復(fù)位電路就是運(yùn)行異常時(shí)能回到初始狀態(tài)的途徑，必不可少的一部分。STC89C52RC單片機(jī)的引腳如圖3.2.1所示。它是新一代單片機(jī)，特點(diǎn)就是高速，功耗低，最主要的是抗干擾性強(qiáng)，完全識(shí)別51單片機(jī)的指令代碼，任意選擇機(jī)器周期。圖3.2.1STC89C52RC單片機(jī)引腳圖3.2.2傳感器DHT11溫濕度傳感器溫濕度傳感器選擇DHT11，其原因常用、可靠、穩(wěn)定、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)[8]。圖所示DHT11的引腳及電路連接。圖DHT11引腳及電路圖GP2Y1010AU0FPM2.5傳感器它是一種基于光學(xué)傳感器的粉塵傳感器。該裝置中斜置有紅外線發(fā)射二極管(ired)和靈敏度轉(zhuǎn)換器。它可以檢測(cè)空氣中的灰塵反射的光，特別是對(duì)檢測(cè)空氣中的非常細(xì)小的粒子，比如香煙的煙霧非常有效。另外，通過電壓波形來(lái)區(qū)分室內(nèi)的灰塵和煙霧。此傳感器可高效采集室內(nèi)氣體中的微小粒子。圖所示PM2.5電路連接圖。圖PM2.5模塊電路圖CJMCU-1100甲醛傳感器此半導(dǎo)體甲醛模塊是一個(gè)通用型模組，同時(shí)他還可以檢測(cè)空氣中的甲苯、苯等VOC氣體。此次課題主要檢測(cè)甲醛氣體。利用電化學(xué)原理對(duì)空氣中存在的CH2O進(jìn)行探測(cè)。此模塊自帶溫濕度補(bǔ)償。半導(dǎo)體甲醛傳感器采用多層厚膜制造工藝。當(dāng)空氣中有被檢測(cè)氣體存在會(huì)使傳感器電導(dǎo)率發(fā)生變化，濃度越高，傳感器的電導(dǎo)率就越高。有了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，你就可以把這些電導(dǎo)變化轉(zhuǎn)換成與氣體濃度相當(dāng)?shù)陌l(fā)出信號(hào)。圖所示甲醛傳感器的電路連接。圖甲醛模塊電路圖3.2.3LCD12864液晶顯示器LCD12864液晶顯示器就是所說(shuō)的點(diǎn)陣顯示模塊，即，它是由128*64個(gè)液態(tài)存儲(chǔ)點(diǎn)組成的。每一個(gè)度數(shù)都對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字，一個(gè)解位和一光代表存儲(chǔ)此信息的RAM是數(shù)據(jù)。當(dāng)點(diǎn)或漢字設(shè)計(jì)時(shí)，信息會(huì)寫在相應(yīng)的記憶體上。該模塊與同類型模塊相比，簡(jiǎn)潔且費(fèi)用低。根據(jù)需求等方面考慮，LCD12864液晶顯示器無(wú)疑是首選方案。圖3.2.3所示LCD12864液晶顯示器引腳及電路連接。圖3.2.3LCD12864液晶顯示器引腳及電路圖3.2.4ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器它是美國(guó)公司創(chuàng)造的。搭載了8位分辨率的雙通道a/d轉(zhuǎn)換芯片。體積小，兼容性好，性價(jià)比高。傳感器收集的數(shù)據(jù)可以由adc0832轉(zhuǎn)換為微機(jī)能夠處理的數(shù)字量。圖3.2.4ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路圖3.2.5ESP8266WIFI模塊ESP8266是基于uart的wi-fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊可以實(shí)現(xiàn)用戶的串行數(shù)據(jù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的交換。通過串口wifi模塊，串口設(shè)備可以接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。使用ascii碼與手機(jī)通信，將其轉(zhuǎn)換成ascii碼發(fā)送給uat-wifi,uat-wifi接收ascii碼，微控制器發(fā)生中斷。通過使用軟件來(lái)修改和設(shè)置密碼，安全性會(huì)相對(duì)提高。圖2.2.5所示ESP8266引腳及電路連接。圖3.2.5ESP8266WIFI模塊引腳及電路圖3.2.6電源變壓電源供電方式選用USB。它提供5V的電壓正是52單片機(jī)使用的電壓。使用其他電源需要設(shè)計(jì)，直接選用USB。還有可以使用USB通信也是原因之一。圖所示電源電路。圖電源電路圖系統(tǒng)中包含的很多元件的工作電壓是3.3v，所以采用AMS1117-ADJ降壓芯片將5v電壓降到3.3v。AMS1117-ADJ的工作原理相同,一般通過穩(wěn)壓器輸出電壓標(biāo)本,并且對(duì)反饋調(diào)節(jié)電路輸出級(jí)管的阻抗調(diào)節(jié),輸出電壓較低時(shí),輸出級(jí)的阻抗變小到小管調(diào)節(jié)壓輸出電壓偏高時(shí),輸出級(jí)的阻抗調(diào)節(jié)大幅增加調(diào)整管的壓降。圖所示變壓電路。圖變壓電路圖3.2.7復(fù)位電路復(fù)位電路是系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)問題以后，能夠及時(shí)提供恢復(fù)初始狀態(tài)的。52單片機(jī)主要使用的是高電平復(fù)位，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)該注意如下問題：1.電源脈沖寬度足夠?qū)挘?.電源脈動(dòng)形成誤復(fù)位。系統(tǒng)中52單片機(jī)復(fù)位電路如圖3.2.7所示。圖3.2.7復(fù)位電路圖3.2.8時(shí)鐘電路單片機(jī)的工作需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)電路，晶體振蕩器就是一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。晶體振蕩電路是產(chǎn)生周期波形的電路。如果頻率固定，可以通過分頻來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，即時(shí)鐘信號(hào)。圖3.2.8是STC89C52工作在內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路。圖3.2.8晶振電路圖3.2.9聲光報(bào)警電路單片機(jī)會(huì)對(duì)檢測(cè)到的各項(xiàng)值與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果檢測(cè)到的值是大于閾值，這時(shí)單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警模塊，LED燈亮起，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴，當(dāng)檢測(cè)到的值在閾值范圍內(nèi)以后，報(bào)警電路停止。如圖3.2.9所示聲光報(bào)警電路圖，主要采用的蜂鳴器嘯叫和LED閃爍報(bào)警。圖3.2.9聲光報(bào)警電路圖3.2.10繼電器電路當(dāng)系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警時(shí)，繼電器開始工作。溫度低于規(guī)定的極限溫度加熱（發(fā)光二極管取代）。圖所示發(fā)光二極管繼電器電路圖。高于規(guī)定的最高溫度開啟風(fēng)扇降溫。圖所示風(fēng)扇電路圖。在規(guī)定的極限濕度以下噴水（發(fā)光二極管取代），在規(guī)定的濕度極限之上開啟熱風(fēng)機(jī)（發(fā)光二極管取代）。甲醛濃度超出所設(shè)上限報(bào)警時(shí)會(huì)觸發(fā)風(fēng)扇開啟通風(fēng)。圖發(fā)光二極管繼電器電路圖圖風(fēng)扇電路圖3.2.11按鍵電路在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要對(duì)報(bào)警閾值進(jìn)行設(shè)定，采用三個(gè)鍵盤按鈕，一個(gè)是進(jìn)入設(shè)置模式，一個(gè)是對(duì)于閾值的增大，一個(gè)是對(duì)于閾值的減小。我們選擇P1.2、P1.3、P1.4來(lái)作為鍵掃描的輸出線線。采用中斷掃描方式，當(dāng)有有鍵按下，向處理器發(fā)出中斷請(qǐng)求。如果cpu打開外部中斷來(lái)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，導(dǎo)致服務(wù)中斷和掃描輸入子程序。圖3.2.11所示按鍵電路圖。圖3.2.11按鍵電路圖

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)是包含硬件及軟件的設(shè)計(jì)[9]。完成系統(tǒng)整體硬件安裝后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。Ｃ語(yǔ)言編寫[10]，環(huán)境采用Ｋｅｉｌ４。程序編寫也采用模塊化結(jié)構(gòu)，主函數(shù)和子函數(shù)。軟件設(shè)計(jì)是用于控制和驅(qū)動(dòng)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過主程序調(diào)用子程序完成。下面對(duì)部分程序進(jìn)行介紹。軟件部分包含主程序、中斷子程序、數(shù)據(jù)采集與A／D轉(zhuǎn)換子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序等模塊組成。系統(tǒng)的軟件采用C語(yǔ)言編寫。App采用易安卓開發(fā)[10-14]。4.1主程序設(shè)計(jì)主程序主要完成硬件初始化，在初始進(jìn)行后，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、調(diào)用其他子程序，完成傳感器初始化，讀寫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，讀AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)顯示，判斷報(bào)警，鍵盤設(shè)定等功能，循環(huán)執(zhí)行各個(gè)模塊。如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖4.2溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì)DHT11溫濕度傳感器采集溫濕度之前，DHT11感應(yīng)器并不一定能在環(huán)境中及時(shí)測(cè)到溫度和濕度，它只有在單一感應(yīng)器將過多的信號(hào)傳送至I/O時(shí)才有效。這些設(shè)備將控制數(shù)據(jù)流至傳感器，而傳感器檢測(cè)、建模和發(fā)送來(lái)自存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。液晶片的顯示是在灌入時(shí)顯示的。4.3PM2.5檢測(cè)子程序設(shè)計(jì)pm2.5傳感器與單片機(jī)串口通信控制器,接收的數(shù)據(jù)包含pm2.5的數(shù)據(jù)信息,判定是否認(rèn)識(shí)并確認(rèn)標(biāo)志,包含關(guān)鍵詞只要pm2.5的數(shù)據(jù)信息包括,pm2.5的數(shù)據(jù)提取。用lcd液晶顯示器顯示。4.4數(shù)據(jù)顯示子程序設(shè)計(jì)通過LCD12864的工作時(shí)序來(lái)進(jìn)行編程來(lái)顯示我們需要的顯示的內(nèi)容。驅(qū)動(dòng)LCD12864顯示程序代碼。if(Set_mode==0){if(Set_mode==0){ RH(); Lcd_Display2data(2,5,U8RH_data_H); Lcd_WriteDate('%'); Lcd_Display2data(1,5,U8T_data_H); Lcd_WriteDate('C');t_cut++; if(t_cut==1){ light=ADC0832(0); light=light; light=light/2.55; Lcd_Display3data(3,5,light);} if(t_cut==2){ t_cut=0; humidty=ADC0832(1); humidty=humidty/2.55;}Lcd_Display3data(4,5,humidty); campare_wendu(); ctrl();}4.5ADC0832芯片程序設(shè)計(jì)由于芯片的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間快，所以可以接收到A/D的頻率，這意味著從A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的要求是精確的。數(shù)據(jù)讀取程序也會(huì)作為次級(jí)程序。執(zhí)行了轉(zhuǎn)換子例程的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值被存儲(chǔ)在寄存器中。子例程結(jié)束后，可以處理寄存器中的數(shù)據(jù)。圖4.5所示。圖4.5ADC0832數(shù)據(jù)讀取程序流程圖4.6中斷服務(wù)鍵盤設(shè)定程序設(shè)計(jì)按鍵設(shè)定程序通過中斷轉(zhuǎn)換來(lái)執(zhí)行，通過外部引腳觸發(fā)中斷，低電平觸發(fā)方式。為了解決這種非編碼鍵盤的一些問題，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)：1：按鍵狀態(tài)識(shí)別。2：消除按鍵的抖動(dòng)。3：按鍵保護(hù)。在這些問題中，最重要的是對(duì)狀態(tài)的識(shí)別，使用程序掃描法。使用掃描法方法如下：在程序中進(jìn)行中斷，按下設(shè)定鍵后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，即鍵修改程序，使鍵掃描循環(huán)。如果鍵關(guān)閉，首先消除抖動(dòng)，然后再檢查鍵是否關(guān)閉，如果沒有關(guān)閉，返回主程序;如果鍵關(guān)閉，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能程序。3個(gè)功能鍵有設(shè)定/切換鍵、高調(diào)鍵、低調(diào)鍵。值上限和下限值轉(zhuǎn)換程序中,模式p1.2標(biāo)志位設(shè)定上限值設(shè)定程序是否實(shí)行下限值設(shè)定程序是否實(shí)行識(shí)別c,1.2p的值,值上限和下限值的動(dòng)作被哪個(gè)c指令jc控制程序進(jìn)行判定。在插入中斷進(jìn)行設(shè)定時(shí)，通過掃描有無(wú)按鍵按壓和p1.2的值來(lái)進(jìn)行預(yù)先存儲(chǔ)在ram中的極限值的增減。此時(shí)，如果進(jìn)行重置或退出的話，報(bào)警值不會(huì)被修改，按下保存鍵后寫入微機(jī)的ram。下次啟動(dòng)時(shí)，警報(bào)值不會(huì)丟失。每個(gè)循環(huán)調(diào)用顯示程序，顯示設(shè)定的數(shù)值[15-18]。4.7報(bào)警子程序設(shè)計(jì)當(dāng)所采樣數(shù)據(jù)超過設(shè)定的報(bào)警范圍時(shí)，系統(tǒng)需要發(fā)出報(bào)警，并進(jìn)行相應(yīng)的控制措施，使被測(cè)環(huán)境維持在給定范圍內(nèi)。被測(cè)環(huán)境在給定范圍內(nèi)時(shí)，蜂鳴器已關(guān)閉繼電器也失效。執(zhí)行該程序?qū)?huì)對(duì)采樣的數(shù)據(jù)值和RAM中設(shè)定的各項(xiàng)閾值通過進(jìn)行比較并確定標(biāo)志位，確定測(cè)量數(shù)據(jù)是否超過預(yù)定測(cè)量范圍。當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)超出給定范圍，對(duì)應(yīng)的報(bào)警程序啟動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警，判斷出是報(bào)警類別，代碼見下，開啟相應(yīng)裝置，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制。甲醛濃度的控制同理?？梢酝ㄟ^重新設(shè)置閾值，實(shí)現(xiàn)靈活多變。如圖4.7所示。If(If( (U8T_data_H>set_w_num_H||U8T_data_H<set_w_num_L)||(U8RH_data_H>set_s_num_H||U8RH_data_H<set_s_num_L)||(light>set_g_num_H||light<set_g_num_L)||(humidty>set_T_Shidu_num_H||humidty<set_T_Shidu_num_L))圖4.7報(bào)警控制程序流程圖4.8App開發(fā)App采用易安卓進(jìn)行的開發(fā)。E4A已經(jīng)內(nèi)置了android開發(fā)包SDK。簡(jiǎn)而言之。E4A就是一種中文APP編程軟件，專注于中文\o"Viewallpostsin安卓開發(fā)"安卓開發(fā)。主窗口設(shè)計(jì)分別為連接、斷開兩個(gè)按鈕。當(dāng)連接按鈕被單擊，觸發(fā)事件?？蛻暨B接服務(wù)器。事件客戶連接完畢，進(jìn)行連接結(jié)果判斷。當(dāng)判斷為真時(shí)，標(biāo)簽標(biāo)題賦值為“連接成功”，客戶收到數(shù)據(jù)將字節(jié)轉(zhuǎn)成文本在窗口進(jìn)行展示。當(dāng)斷開按鈕被單擊時(shí)，客戶斷開連接，修改按鈕狀態(tài)，并將標(biāo)簽標(biāo)題賦值為“設(shè)備未連接”[19-20]。圖4.9所示。4.8App流程圖

5.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試系統(tǒng)硬件軟件完成，啟動(dòng)程序進(jìn)行測(cè)試。需要對(duì)其溫度、濕度、ＰＭ２.５和甲醛指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)及功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試。5.1WIFI測(cè)試系統(tǒng)通電啟動(dòng)后，在手機(jī)端打開WLAN功能，搜索附近的的WLAN?？梢哉业揭粋€(gè)名為ESP_9967A5的WIFI。通過密碼進(jìn)行連接。連接成功，測(cè)試完成如圖5.1所示。圖5.1WIFI功能測(cè)試圖5.2液晶顯示器測(cè)試程序啟動(dòng)后，液晶顯示器亮起。屏幕應(yīng)顯示出四行數(shù)據(jù)，分別是環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、PM值濃度和甲醛濃度。測(cè)試成功，結(jié)果如圖5.2所示。5.2液晶顯示測(cè)試圖5.3傳感器測(cè)試傳感器會(huì)對(duì)環(huán)境中的對(duì)應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上。測(cè)試成功，如圖5.3所示。5.3傳感器測(cè)試圖5.3按鍵測(cè)試系統(tǒng)可以通過按鍵進(jìn)行閾值的設(shè)置，三個(gè)按鍵的功能分別是：進(jìn)入設(shè)置模式/切換設(shè)置項(xiàng)、增大數(shù)值和減小數(shù)值。測(cè)試成功如圖5.3.1、圖5.3.2所示。圖5.3.1按鍵測(cè)試圖圖5.3.2減值按鍵測(cè)試5.4聲光報(bào)警測(cè)試通過按鍵測(cè)試后，已經(jīng)設(shè)置好各項(xiàng)的閾值，人物改變環(huán)境觸發(fā)報(bào)警進(jìn)行蜂鳴器測(cè)試。測(cè)試結(jié)果，加大粉塵濃度超出閾值，觸發(fā)了聲光報(bào)警系統(tǒng)。發(fā)出蜂鳴聲，指示燈亮起。如圖5.4所示。5.4聲光報(bào)警系統(tǒng)測(cè)試圖5.5繼電器測(cè)試觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的繼電器模塊，對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制。測(cè)試時(shí)提高測(cè)試環(huán)境溫度觸發(fā)高溫報(bào)警，就會(huì)啟動(dòng)降溫控制（發(fā)光二極管代替）。測(cè)試通過如圖5.5所示。圖5.5繼電器側(cè)視圖5.6App測(cè)試手機(jī)連接WIFI后，登錄App，單擊連接按鈕后，同步數(shù)據(jù)。在屏幕上會(huì)顯示各檢測(cè)項(xiàng)數(shù)據(jù)。測(cè)試如圖5.6所示。圖5.6App測(cè)試圖5.7系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)試成功。將系統(tǒng)帶到不同環(huán)境下進(jìn)行多次測(cè)試，功能均正常工作。該多功能環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)具有很高的精確性。另外可選擇不同測(cè)試環(huán)境，驗(yàn)證系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行如圖5.7所示。圖5.7系統(tǒng)運(yùn)行圖實(shí)物圖

6.總結(jié)課程設(shè)計(jì)，理論實(shí)踐的結(jié)合。使我對(duì)單片機(jī)的知識(shí)更加鞏固，而且鍛煉了思維能力。設(shè)計(jì)過程并不是順利，存在許多問題，比如方向不明確，通過老師及同學(xué)的幫助，不停的查閱大量的資料。才使自己思路明確，抓住重點(diǎn)，選定設(shè)計(jì)方案和材料設(shè)備。有時(shí)真的是腦子會(huì)了，手不會(huì)。但是此次課題的最終目是實(shí)現(xiàn)，動(dòng)手能力是必要的。萬(wàn)事開頭難，只有行動(dòng)起來(lái)，才能把遇到的問題迎刃而解。從簡(jiǎn)單開始一步步做起，遇到解決不了的問題，不要埋頭苦干，要懂得尋求幫助。無(wú)論生活中，還是以后工作中。我們都不是一個(gè)人，互幫互助，團(tuán)隊(duì)合作才是一個(gè)正確的、高效的方式。有時(shí)遇到一個(gè)問題，自己在那琢磨很久都發(fā)現(xiàn)不了問題在哪里，這時(shí)就尋求援助?？赡芩谎劬涂吹絾栴}所在，對(duì)你指點(diǎn)一二，你就會(huì)茅塞頓開。原因就在于“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”。我深有體會(huì)，所以指導(dǎo)老師的存在是必要的。過程坎坎坷坷，不過最后還是到達(dá)了終點(diǎn)，完成了課題的要求。參考文獻(xiàn)[1]徐靜.加強(qiáng)室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)重視生活質(zhì)量提高[J].西部探礦工程,2005(01):197-199.[2]楊興全,潘金華.室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)及相關(guān)問題淺析[A]..上海市巖土工程檢測(cè)中心論文集（1995—2005）[C].:上海市地質(zhì)學(xué)會(huì),1995:11.[3]袁東商．基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)[D]．山東：山東工商學(xué)院，2011．[4]王為.室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目初探[J].黑龍江科技信息,2016(11):87.[5]甘景福.室內(nèi)環(huán)境污染物檢