基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計摘要現(xiàn)如今科技的進(jìn)步和人們對于室內(nèi)環(huán)境安全性和舒適度要求的提高，使人們期待住進(jìn)一個安全、健康、舒適的環(huán)境里。由于工業(yè)生產(chǎn)和人民的生活和生產(chǎn)，越來越多的巨大隱患正在產(chǎn)生。為了及早的發(fā)現(xiàn)和通知火災(zāi)，以預(yù)防和減少火災(zāi)危害，對于人身和財產(chǎn)安全的保護(hù)。所以我們就必須對煙霧進(jìn)行檢測，確保工業(yè)安全和家庭生活的安全，減少事故的發(fā)生。溫濕度對于各個行業(yè)的發(fā)展有很大的用處，尤其在南方城市濕度的高低嚴(yán)重影響人們的正常生活，溫度太高或者是太低也會對人為人們的生活造成影響。在一些作業(yè)環(huán)境中溫濕度的高低也起著很大的作用。本文主要采用STC89C52單片機(jī)，設(shè)計了一個適用于室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)將室內(nèi)的溫濕度和煙霧的濃度顯示在顯示屏上，實現(xiàn)溫濕度和煙霧濃度的監(jiān)控功能，并且使用紅外傳感器檢測到有人的靠近時實現(xiàn)報警功能。可以自主設(shè)置溫濕度和煙霧濃度的上下限，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測出室內(nèi)的溫濕度或煙霧濃度超出設(shè)定的界限時通過蜂鳴器進(jìn)行報警。關(guān)鍵字：STC89C52單片機(jī)；溫濕度傳感器；煙霧傳感器；人體感應(yīng) （6）調(diào)試完畢每個模塊后再進(jìn)行整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計1.4研究難點（1）溫濕度的讀取和轉(zhuǎn)換的邏輯思路比較復(fù)雜（2）仿真電路的設(shè)計比較有困難1.5主要工作主要完成工作如下：（1）電路原理圖繪制：根據(jù)本次設(shè)計繪制電路原理圖。（2）電路的調(diào)試：對電路進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題及時修改。（3）控制程序的編寫：使用c語言進(jìn)行程序編寫。（4）軟件調(diào)試：對編程后的軟件進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到效果。（5）單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)整機(jī)測試。2系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計2.1系統(tǒng)設(shè)計我根據(jù)設(shè)計的需要，選擇了實用的STC89C52單片機(jī)，使用煙霧傳感器，溫濕度傳感器，完成相應(yīng)的硬件及軟件設(shè)計，這主要包括：MQ-2煙霧傳感器、DHT11溫濕度傳感器、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊、人體紅外感應(yīng)器、LCD1602液晶顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、LED指示燈模塊、按鍵模塊等。以下框圖是本次溫濕度和煙霧測系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖2.1所示。蜂鳴器報警電路A/D轉(zhuǎn)換模塊MQ-2煙霧檢測蜂鳴器報警電路A/D轉(zhuǎn)換模塊MQ-2煙霧檢測DHT11溫濕度檢測DHT11溫濕度檢測LCD1602顯示電路STC89C52單片機(jī)LCD1602顯示電路STC89C52單片機(jī)LCD指示電路按鍵模塊最小系統(tǒng)電路LCD指示電路按鍵模塊最小系統(tǒng)電路圖2.1總體設(shè)計框圖2.2設(shè)計目的經(jīng)過研究人員的不懈的努力，研制出了一些可用于檢測的作品，但該產(chǎn)品在市場上的占有率只是一小部分，但是價格是偏高的而且功能種類相對比較的單一。所以根據(jù)了市場的調(diào)查，我們需要能夠檢測出溫濕度和有害氣體的監(jiān)測來確保人們生活環(huán)境的質(zhì)量。本設(shè)計的最終主要是來實現(xiàn)檢查室內(nèi)的溫濕度和煙霧的濃度，我們也要達(dá)到價格低廉操作簡單的目的。2.3設(shè)計指標(biāo)（1）可靠性；在該系統(tǒng)的設(shè)計中，該系統(tǒng)設(shè)計的各個方面必須的可靠性的第一選擇。通過使用更可靠的組件，通過合理的布局和設(shè)計合理設(shè)計，減少組件和干擾等措施，提高系統(tǒng)設(shè)計的可靠性之間的相互作用，所以要為將系統(tǒng)的可靠性作為首要選擇。（2）維護(hù)方便；根據(jù)系統(tǒng)的顯示可以檢測出那個模塊出現(xiàn)了問題，進(jìn)行修改，完成最終效果。（3）性價比：經(jīng)過對比選擇，使用最有性價比的傳感器，單片機(jī)也是用了高性能價格低，適合設(shè)計的單片機(jī)。（4）操作簡單；為了操作的方便性，只要系統(tǒng)的操作是正常的而且數(shù)字館內(nèi)能夠顯示數(shù)據(jù)，能夠方便的看到現(xiàn)實的數(shù)據(jù)，考慮到了使用的方便性，操作的簡單性。2.4設(shè)計方案本設(shè)計的控制核心是單片機(jī)，用溫濕度和煙霧傳感器為測量的元見，用LCD1602為顯示模塊，用ACD0832位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成我所要實現(xiàn)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置溫濕度和煙霧的參數(shù)然后通過監(jiān)測各種傳感器的值來進(jìn)行比較，若是超出了之前設(shè)置的值則會通過蜂鳴器來進(jìn)行報警，使人們了解自己所處的環(huán)境。設(shè)計方案如下：（1）溫濕度煙霧模塊：為了提高工作效率，試作品智能化，采用能將數(shù)字采集技術(shù)和新號處理技術(shù)結(jié)合到一起的DHT11傳感器。煙霧選擇的是MQ-2傳感器（2）監(jiān)測模塊：為實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度實時采集與讀取及氣體濃度監(jiān)測把單片機(jī)和溫濕度，煙霧傳感器相連接。這個模塊的實施意味著威脅房間里人的健康的因素要低得多。（3）報警模塊：采取外部蜂鳴器的方式，當(dāng)檢測值超過極限時，實現(xiàn)立即報警功能。使用人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)進(jìn)入的人，進(jìn)行報警。2.4.1單片機(jī)的選擇單芯片選擇有兩個選項。一種是使用AT89C52，這是一種低電壓，高性能，兼容MCS-51的8位微處理器，使用美國生產(chǎn)的4k字節(jié)FLASH存儲器。該設(shè)備采用ATMEL的高密度非易失性存儲技術(shù)和強(qiáng)大的功能。存儲器是只讀存儲器，可以編程和擦除2K字節(jié)的閃存。程序加密具有三個級別，以確保系統(tǒng)的機(jī)密性并提供一種方便的加密方法。價格相對便宜，只讀存儲器可重復(fù)擦除1000次，為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了許多解決方案。第二種是使用帶有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程閃存的STC89C52R。STC89C52在單個芯片上使用智能8位CPU和系統(tǒng)可編程閃存，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活和高效的解決方案。綜上所述，STC89C52執(zhí)行命令的速度快，是AT的3-30倍。STC對工作環(huán)境要求相對較低，正常工作時電壓小于5伏，甚至在正常工作時更低，但AT不工作。結(jié)合上面的對比，我選擇價格低，更加適合我的STC單片機(jī)。2.4.2溫濕度模塊的選擇傳感器的選擇主要來自精度，對象和測量環(huán)境，靈敏度，頻率響應(yīng)特性，線性范圍，穩(wěn)定性和要考慮的其他方面。這次，溫濕度模塊主要選擇兩種解決方案，一種是將溫度傳感器LTC2996和濕度傳感器TC623CEOA連接到單片機(jī)。但是，這種方法在電路上很麻煩，難以編程，并且在焊接過程中也很困難。容易出錯的調(diào)試也更加復(fù)雜，從而增加了連接電路的成本。另一個解決方案是選擇結(jié)合了數(shù)字采集技術(shù)和溫度傳感器技術(shù)的溫度和濕度傳感器DHT11。連接電路和精密濕度范圍為±5％RH。溫度+-2°C，濕度范圍20-90％RH，溫度范圍0至50°C。符合系統(tǒng)要求，并確保產(chǎn)品可靠性和長期穩(wěn)定性。具有響應(yīng)速度快，性價比高和強(qiáng)大的抗干擾能力。數(shù)字傳感器從根本上簡化了系統(tǒng)程序，減少了空間的使用，可以直接從微控制器讀取信號并通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號。因此，我們選擇至少20m的傳輸距離，并使用一條總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這對于連接到各種MCU的DHT11傳感器實現(xiàn)溫度和濕度模塊的監(jiān)視是有利的。2.4.3煙霧傳感器的選擇典型的煙霧傳感器包括使用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為煙霧傳感器的敏感體的半導(dǎo)體煙霧傳感器，以及由藥物傳感器生產(chǎn)的單晶半導(dǎo)體器件。由于其靈敏度高，響應(yīng)速度快，易于使用和結(jié)構(gòu)簡單等諸多應(yīng)用。還存在使用固體電解質(zhì)氣體檢測材料作為氣體傳感器的固體電解質(zhì)煙霧傳感器。原理是使用氣體感應(yīng)材料測量氣體濃度并測量電動勢的形成，該材料在通過煙道氣時會產(chǎn)生阻力。該傳感器具有高導(dǎo)電性和良好的靈敏度和選擇性，因此被廣泛應(yīng)用。但是他的制造成本高而且監(jiān)測范圍有限，是在監(jiān)測環(huán)境污染中有優(yōu)勢。還有一種常用的是接觸燃燒式傳感器，它的工作原理主要是在通電狀態(tài)下，可燃?xì)怏w被氧化或氧化燃燒，導(dǎo)致加熱絲加熱，電阻值隨氣體體積分?jǐn)?shù)的變化而變化，但如果傳感器長時間在煙霧和空氣的混合物含有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，在無焰燃燒的同時，有可能在催化劑元件的表面附著一些固體物質(zhì)，并且載體的微孔被堵塞，引起響應(yīng)緩慢，靈敏度降低。經(jīng)過選擇對比，我選擇了優(yōu)點更加突出，更加適合這次畢業(yè)設(shè)計的半導(dǎo)體煙霧傳感器，它的抗干擾性好，使用方便價格便宜，維護(hù)費(fèi)用低等特點。在非常多的半導(dǎo)體煙霧傳感器中，我使用MQ-2型煙霧傳感器。2.4.4顯示器選擇方案顯示屏主要選擇兩個，一個是12864液晶屏，是由128×64點陣漢字LCD模塊組成的液晶顯示模塊。可直接與CPU接口，提供兩個接口連接微處理器：8位并行和串行兩個連接。具有各種功能：光標(biāo)顯示，屏幕移動，睡眠模式。另一個是1602液晶屏，它是一個工業(yè)字符的LCD，可以同時顯示16x02是32個字符。（16列2行）。1602只能顯示字母、數(shù)字、符號，可以顯示16*2個字符，但寄存器32個以上，有一些顯示，如字符逐個顯示，顯示簡單?？偨Y(jié)：在編程使用方面，這兩個幾乎是一樣的，其原理差不多，都為寫地址，寫數(shù)據(jù)等。當(dāng)然，12864液晶顯示更全面，有更多的字符。不過1602液晶屏也能實現(xiàn)設(shè)計的要求。網(wǎng)上買價格低，最低的六塊錢。而12864液晶顯示屏價格不是很理想。從造價方面考慮，當(dāng)然是價格低廉的優(yōu)先。而LCD1602A就是最好的選擇。2.4.5防盜監(jiān)測選擇防盜檢測是一種被動式紅外傳感器技術(shù)。它使用紅外光敏感設(shè)備，通過精細(xì)的紅外光發(fā)射并放大相應(yīng)的電信號。區(qū)分移動的生物（人類）和掉落的物體。同時，它還提供廣泛的監(jiān)視，良好的隱藏性，抗干擾性和較低的虛假警報特性。被動紅外入侵報警器也稱為熱釋電紅外入侵報警器。第二個是有源紅外探測器，由紅外發(fā)射器，紅外接收器和警報控制器組成。因此，有源檢測器將檢測點對點，而不是檢測范圍的表面。其特點是具有很高的檢測可靠性。但是，如果要分配空間，則成本很高，因為它需要多個有源檢測器。有源探測器通常用于將昂貴的貴重物品放置在博物館，工廠倉庫的門窗，購物中心的封閉處，停車場的封閉處等中。根據(jù)上面的分析，選擇1更適合家庭。低成本和高安全性。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1主控電路在單片機(jī)中，系統(tǒng)中具有智能8位CPU和可編程閃存，許多用于STC89C52的嵌入式控制應(yīng)用可用于提供高度靈活，超高效的解決方案。具有8k字節(jié)的閃存，512字節(jié)的RAM，看門狗定時器等功能，并支持重復(fù)編程和快速擦寫程序。因為這款單片機(jī)在執(zhí)行命令方式和引腳上與51系列的單片機(jī)幾乎是一致的，而且具有更多的使用功能，所以選擇在本次設(shè)計中使用STC89C52單片機(jī)。它能構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，不但提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，野降低了成本，在擦除各個方面比51單片機(jī)快很多，適合很多嵌入式領(lǐng)域。STC89C52引腳介紹VCC(40引腳)：電源電壓，接＋5V電源GND(20引腳)：接地線XTAL1：該芯片是與外部晶體振蕩器的另一端連接的振蕩電路的反向電路的輸入端XTAL2：該芯片是與外部晶體振蕩器的另一端連接的振蕩電路反向放大器的輸出端RST：復(fù)位，高電平有效，高電平以上的24個時鐘周期出現(xiàn)將導(dǎo)致微控制器復(fù)位EA/VPP：外部訪問允許，程序存儲器的內(nèi)部和外部選通P0口：從P0.0?P0.78雙向I/O端口，可驅(qū)動8個TTL邏輯電平。當(dāng)程序接受命令時，在測試程序中，用來輸出命令。P1口：當(dāng)輸入端口內(nèi)部上拉為高電平時，輸出端口為低電平，p1輸出緩沖器可驅(qū)動四個TTL邏輯電平。P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，命名為P2.0～P2.7P3口：端口p3是具有內(nèi)部上拉電阻，其驅(qū)動4個TTL邏輯電平的8位雙向I/O端口。引腳圖如圖3.1圖3.1引腳圖3.1.1最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)由微控制器和必要的電源電路，時鐘電路，復(fù)位電路和外圍電路組成。STC89C52是ROM/EPROM芯片，因此該芯片上最小的系統(tǒng)簡單可靠。只要將STC89C52微控制器連接到時鐘電路和復(fù)位電路，它就具有最小的應(yīng)用系統(tǒng)。。結(jié)構(gòu)如圖3.2所示時鐘電路時鐘電路復(fù)位電路STC89C52單片機(jī)I/O口圖3.2最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1.2時鐘電路時鐘電路是微控制器的心臟。它可以控制計算機(jī)的工作節(jié)奏并生成參考時鐘信號，以將工作時鐘提供給微控制器和整個硬件電路。如果沒有時鐘電路，則時鐘電路將生成可驅(qū)動微控制器的時鐘信號，并且將無法工作。的。時鐘頻率會影響微控制器的速度，而質(zhì)量會影響穩(wěn)定性。STC89C52微控制器的時鐘信號通常以兩種方式產(chǎn)生。一種是內(nèi)部時鐘模式，另一種是外部時鐘模式。時鐘振蕩電路如圖3.3所示。圖3.3時鐘振蕩電路3.1.3復(fù)位電路當(dāng)STC89C52單片機(jī)的RST引腳進(jìn)入高電平并保持兩個機(jī)器周期時，微控制器的內(nèi)部復(fù)位操作，單片機(jī)的設(shè)置和復(fù)位將電路恢復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)接通電源時，通過對外部復(fù)位電路的電容器進(jìn)行充電和放電來實現(xiàn)自動復(fù)位電路。只要Vcc的上升時間不超過1毫秒，就可以實現(xiàn)有源上電復(fù)位。除電源重置外，有時還需要手動重置按鈕。這次設(shè)計為使用手動重置按鈕。當(dāng)通過旋轉(zhuǎn)RST（9）端子將復(fù)位電平連接到電源Vcc時。復(fù)位電路如圖3.4所示。圖3.4復(fù)位電路3.2溫濕度的監(jiān)測模塊設(shè)計相對來說他的品質(zhì)良好、響應(yīng)較為速度、抗干擾的能力較強(qiáng)因為他的傳感器由電阻式感測元件和連接到高性能8位微控制器的NTC溫度測量元件組成。結(jié)合上述因素，是一種高性能的溫濕度傳感器。完全達(dá)到設(shè)計要求。該模塊的發(fā)展為人們提供了家庭環(huán)境的測試，其中包括耐用性，性能穩(wěn)定，低電源電壓的重要保證。這是很容易連接到單線串行接口，持久的可用性，卓越的穩(wěn)定性，使DHT11于各種環(huán)境中，在類似的模塊具有其獨特的優(yōu)勢，它的引腳封裝技術(shù)的單排。參數(shù)與技術(shù)條件如表3.1所示。參數(shù)名稱技術(shù)條件參數(shù)名稱技術(shù)條件供電電壓3.3~5.5VDC分辨率濕度1%RH溫度1℃測量精度濕度+-5%RH溫度+-2℃互換性可完全互換輸出單總線數(shù)字信號長期穩(wěn)定性<±1%RH/年測量范圍濕度20-90%RH溫度0~50℃表3.1溫濕度傳感器DHT11參數(shù)3.3煙霧監(jiān)測模塊設(shè)計煙霧傳感器是測量敏感氣體檢測傳感器的量度，因為它測量模擬量，我們需要它的實際設(shè)計來檢測數(shù)字顯示。。因而，應(yīng)該對測量后的數(shù)據(jù)使用A/D轉(zhuǎn)換。該實驗使用8位ADC0832芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字用于我們的顯示和數(shù)據(jù)傳輸。技術(shù)參數(shù)如表3.2所示。參數(shù)名稱技術(shù)條件主要芯片LM393、MQ-2Q氣體傳感器探頭模擬量輸出信號電壓0-5.0v工作電壓3.3-5.0vDC測量濃度范圍100ppm-1000ppm工作溫度20℃±2℃工作濕度65％±5％RH適合氣體種類煙霧、甲烷、酒精、液化氣等。表3.2煙霧監(jiān)測技術(shù)參數(shù)3.4A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計ADC0832用于其內(nèi)部模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片中的8位分辨率，除了兩個通道可調(diào)功能外，還具有高分辨率等級。在每個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換間隔的工作中只有32μs，提高了操作效率和高可靠性。這樣的設(shè)計將利用高效率，可靠性和轉(zhuǎn)換器ADC0832用于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的其他特征。ADC0832引腳與單片機(jī)的連接，分別是CS、CLK、DO、DI。當(dāng)高電平指令被輸入，以及其它端口的電平不限CS輸入A/D芯片未運(yùn)行。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換時，AT89S52微控制器發(fā)出低電平指令。CS端口和P10連接到低電平，并在一段時間內(nèi)直到電平信號轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換器芯片才開始信號轉(zhuǎn)換。所述的P12引腳連接到CLK端和時鐘脈沖信號發(fā)出。DI端子連接到微控制器的P13引腳，然后連接到73.2A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0832具有8位分辨率，內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片還有兩個可交換功能的通道，分辨率高。引腳圖如圖3.5所示圖3.5A/D轉(zhuǎn)換器引腳圖在每個時間工作的模擬/數(shù)字只32μs的轉(zhuǎn)換間隔，大大提高了操作效率和高可靠性。通過使側(cè)控制DI接口，信號處理，從而實現(xiàn)所需的信道。這樣的設(shè)計將利用高效率，可靠性和轉(zhuǎn)換器ADC0832用于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的其他特征。3.5按鍵設(shè)置模塊在這種設(shè)計中，通過將按鈕連接到低電平來讀取按鈕。由于MCU啟動時處于高電平，因此當(dāng)按下按鈕時，它將提供低電平的MCU，并且由單個芯片來處理信號。單個鍵盤具有兩個單獨的鍵盤和一個矩陣鍵盤。獨立鍵盤的每個I/O端口只有一個按鈕，另一端是電源或接地（通常是接地），這種連接更簡單，系統(tǒng)更可靠。矩陣鍵盤的連接過程較為復(fù)雜，但占用的I/O較少。根據(jù)您的設(shè)計要求選擇獨立的鍵盤連接。獨立鍵盤的實現(xiàn)方法是使用MCUI/O端口讀取水平端口號，以查看是否已按下鍵。通常，打開鍵的一端接地，另一端連接到I/O端口。程序啟動時，I/O端口設(shè)置為高電平。通常，按下一個鍵時，I/O端口會受到高度保護(hù)。按下該鍵時，I/O端口和地短路，這迫使I/O端口降低。釋放鍵盤后，微控制器的上拉電阻使I/O端口保持高電平。我們需要做的是在此過程中找到I/O端口級別的狀態(tài)。而且您可以了解我們是否有按鈕操作。硬件電路如圖3.6所示。圖3.6硬件電路圖3.6LCD液晶顯示模塊采用LCD1602顯示數(shù)據(jù)，通過按鍵控制最高的溫度濕度的顯示。當(dāng)檢測到溫度和濕度的不同時，LCD顯示屏馬上進(jìn)行相應(yīng)的更改，來達(dá)到及時顯示目的。LCD1602A是工業(yè)字符LCD，可以顯示32位字符的16x02。（16列2行）。在日常生活中，每個人都熟悉LCD顯示器。液晶顯示模塊已被用于許多電子產(chǎn)品中，例如計算器，萬用表，電子表和許多其他家用電子產(chǎn)品，并且顯示屏主要是數(shù)字，特殊符號和圖形。由于液晶顯示器的每個點在接收到信號后保持顏色和亮度，因此它需要不斷更新新的亮點而不是陰極射線管顯示（CRT）。因此，液晶顯示器質(zhì)量高。液晶顯示電路如圖3.7所示。圖3.7液晶顯示電路圖3.7蜂鳴器報警模塊本電路有六個報警燈，每個報警指示燈和蜂鳴器，LCD液晶顯示實現(xiàn)共同報警，每個指示燈讓我們可以清楚地知道是哪一個節(jié)點的報警，通過液晶顯示屏清楚的看到溫度上下限。當(dāng)有報警信號時，蜂鳴器鳴叫，提醒安全指標(biāo)超出或異常，采取安全措施改變室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。聲音報警電路如圖3.8所示。圖3.8聲音報警電路圖3.8人體監(jiān)測模塊人體熱釋紅外監(jiān)測模塊把人體的紅外熱輻射的信號轉(zhuǎn)化成為電信號，當(dāng)有人靠近時電信號會產(chǎn)生波動，沒有人時電信號就沒有變化。當(dāng)有任何高于絕對溫度的時候，自然界里，都會產(chǎn)生紅外光譜，因為每個物體的不同，所以釋放的紅外能量的波長也是不同的，人體熱釋紅外檢測模塊的感應(yīng)距離是1米到3米的距離，因此紅外波長和溫度高低有關(guān)的。無源紅外探測器有兩個主要組成部分。一種是熱釋電紅外傳感器（PIR）。如果無源紅外探測器位于警報區(qū)域且沒有人在移動，則火焰紅外傳感器僅具有背景溫度。當(dāng)人體進(jìn)入警告區(qū)域時，穿過菲涅耳透鏡的超特殊紅外傳感器是人體溫度與背景溫度信號之間的溫差，因此紅外探測器的紅外探測的基本概念是運(yùn)動物體和背景物體的溫度。另一裝置是菲涅耳透鏡，具有折射和反射兩種形式。菲涅耳透鏡具有兩個功能。一是效果的重點。換句話說，來自PIR的紅外信號被折射（反射），第二個功能是將其分為幾個警告和暗區(qū)，以進(jìn)入警報區(qū)。運(yùn)動物體可以以溫度變化的形式更改PIR的熱釋電紅外信號，因此PIR可以生成修改后的電信號。圖3.9為人體感應(yīng)模塊內(nèi)部圖。圖3.9人體感應(yīng)模塊內(nèi)部圖4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)總體原理框圖根據(jù)設(shè)計需要使用主控芯片，各種傳感器，各種模塊，以及顯示，驅(qū)動電機(jī)和通訊，繪制系統(tǒng)總體系統(tǒng)框圖。如圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)總體原理框圖4.2系統(tǒng)主程序流程圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，系統(tǒng)主程序的軟件流程圖如下圖4.2所示。開始開始初始化初始化讀取A/D轉(zhuǎn)換煙霧值和溫濕度值讀取A/D轉(zhuǎn)換煙霧值和溫濕度值判斷當(dāng)前煙霧和溫濕度范圍判斷當(dāng)前煙霧和溫濕度范圍執(zhí)行相應(yīng)的報警控制執(zhí)行相應(yīng)的報警控制判斷按鍵是否按下判斷按鍵是否按下NY設(shè)置相應(yīng)參數(shù)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)顯示參數(shù)數(shù)值結(jié)束結(jié)束圖4.2系統(tǒng)主程序流程圖4.3溫濕度傳感器軟件設(shè)計4.3.1溫濕度測量模塊而溫濕度測量電路設(shè)計對應(yīng)軟件模塊的設(shè)計，將DHT11傳感器傳感器的測量值，通過微處理器將A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號顯示在數(shù)字管上。如果該值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，如果設(shè)定值在10?24攝氏度之間，如果報警打開，紅色二極管接通，報警電路將啟動。下一個測量值在此范圍內(nèi)獲得，則二極管報警電路停止工作。微處理器將啟動信號DHT11從低功耗模式發(fā)送到高速運(yùn)行模式，主控制器完成啟動信號，溫濕度傳感器發(fā)出40位數(shù)據(jù)，同時打開采集電路，數(shù)據(jù)采集完成后，會自動調(diào)回到低耗能模式。微處理器和溫濕度傳感器相互作用：總線保持在高壓位置，主控制器將降低電壓等待溫濕度傳感器回波。溫濕度傳感器流程圖如圖4.3所示。開始開始溫濕度傳感器初始化溫濕度傳感器初始化選擇溫濕度選擇溫濕度采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)N是否采集完成是否采集完成 Y讀取并顯示讀取并顯示結(jié)束結(jié)束圖4.3溫濕度傳感器流程圖4.4煙霧傳感器的軟件設(shè)計煙霧傳感器敏感氣體檢測傳感器的量的度量，因為它測量的模擬，實際設(shè)計，我們需要它來檢測的數(shù)字顯示。因而，應(yīng)該對測量后的數(shù)據(jù)使用A/D轉(zhuǎn)換。實驗中為了將數(shù)字量用于我們的數(shù)據(jù)傳輸和顯示則采用8位ADC0832芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。煙霧傳感器流程圖如圖4.4所示。開始開始煙霧傳感器初始化煙霧傳感器初始化讀取并顯示是否轉(zhuǎn)換完成？A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)讀取并顯示是否轉(zhuǎn)換完成？A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù) N N Y大于預(yù)設(shè)值？大于預(yù)設(shè)值？報警并啟動電機(jī)報警并啟動電機(jī)結(jié)束結(jié)束圖4.4煙霧傳感器流程圖4.5A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換模塊主要是將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，設(shè)置了模擬輸入口之后開始啟動轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時就會開始接受數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行下一步操作，當(dāng)轉(zhuǎn)換沒有完成時就會返回上一步重新開始轉(zhuǎn)換，直到轉(zhuǎn)換完成。A/D轉(zhuǎn)換流程圖如圖4.5所示。開始開始設(shè)置模擬輸入口設(shè)置模擬輸入口啟動轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換 N是否轉(zhuǎn)換完成？是否轉(zhuǎn)換完成？ Y接受數(shù)據(jù)接受數(shù)據(jù)結(jié)束結(jié)束圖4.5A/D轉(zhuǎn)換流程圖4.6按鍵設(shè)置模塊軟件設(shè)計設(shè)計中使用四個按鍵控制，按鍵1是設(shè)置鍵，用來設(shè)置溫度濕度的上下限和煙霧的報警值，按鍵2用來設(shè)置溫度加，按鍵3是溫度減，第4個鍵是人體感應(yīng)模塊的布防和撤防。按鍵設(shè)計流程圖如圖4.6所示。 N是否有按鍵按下？是否有按鍵按下？Y根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)操作根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)操作 N按鍵是否放開？按鍵是否放開？結(jié)束結(jié)束圖4.6按鍵設(shè)計流程圖4.7顯示模塊軟件設(shè)計設(shè)計中用4個LED數(shù)碼管顯示監(jiān)測的數(shù)據(jù)，用4個按鍵來進(jìn)行數(shù)據(jù)值得切換，用到的按鍵可以切換顯示溫濕度傳感器，煙霧傳感器和人體感應(yīng)傳感器的布防，顯示屏上每次顯示四位十進(jìn)制數(shù)，用來代表溫濕度、煙霧、人體傳感器。將數(shù)值展現(xiàn)在人們的面前，使人們能夠更清楚直觀的看到數(shù)值的變化。4.8人體監(jiān)測模塊設(shè)計人體傳感器只能安裝在室內(nèi)。誤報率與安裝位置和安裝方法有關(guān)。正確的安裝必須滿足以下條件：1.它必須在離地面2至2.2m的位置。2.遠(yuǎn)離溫度頻繁變化的地方，例如空調(diào)爐。3.不應(yīng)將家具，玻璃，花盆和其他物體遠(yuǎn)離被檢測到的人體。4.請勿將其安裝在強(qiáng)氣流或陽光直射的地方。窗戶外面的熱風(fēng)會觸發(fā)誤報，如果有人經(jīng)過，也會觸發(fā)誤報。紅外熱釋電傳感器對人體的敏感性也與人體運(yùn)動的方向有關(guān)。紅外熱釋電傳感器對徑向運(yùn)動響應(yīng)最不敏感，而對橫向方向最敏感。正確的現(xiàn)場安裝位置是檢測靈敏度的重要部分，可以防止紅外探測器誤報。。5系統(tǒng)測試結(jié)過及仿真5.1結(jié)果在調(diào)試的過程中；先要檢查硬件電路的的設(shè)計原理是不是對的，能不能達(dá)到想要的效果和實現(xiàn)方法的簡單與否，再就是焊接好有限電路之后檢查焊接情況，避免出現(xiàn)焊接錯誤的情況。5.2仿真5.3總結(jié)與展望本文設(shè)計的是一款室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，利用按鍵模塊調(diào)整傳感器的上下限，有單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、顯示模塊、傳感器模塊等組成。由于時間的短暫以及本人知識的不足，不能達(dá)到市場上很好的效果。5.4程序致謝致謝這個畢業(yè)項目得到了很多人的幫助。主要的感謝是張先生。他的風(fēng)格雖然小巧，但他修改了論文，甚至在微妙之處也改變了論文的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。更公平，更簡潔。學(xué)校在完成此設(shè)計時給了我很多便利。通過長時間的學(xué)校測試，我得以獨立完成此設(shè)計。我要感謝我的朋友們的幫助和鼓勵。放學(xué)后的最后一段時期，我學(xué)到了更多如何實踐知識，增強(qiáng)實踐和操作技能的知識。再次感謝您為學(xué)校提供的這次機(jī)會。感謝老師和同學(xué)們的幫助。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]宋戈.51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)范例大全(第2版)[M].人民郵電出版社,2012[2]高長鐸.可視化編程應(yīng)用VB6.0[M].人民郵電出版社,2012[3]土志宏,白翠珍.基于DHT11的實驗室多點溫濕度報警系統(tǒng)設(shè)計[J].山西電子技術(shù).2011[4]邢凱.基于單片機(jī)的室內(nèi)無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[D].廣西民族大學(xué),2014[5]杜元生.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京航空航天大學(xué),2013[6]戴龍彬,劉連穎