第二章圖清單圖序號圖名稱頁碼圖2-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖4圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖6圖3-2溫濕度傳感器原理圖6圖3-3PM2.5傳感器原理圖7圖3-4煙霧傳感器原理圖7圖3-5顯示原理圖8圖3-6按鍵原理圖9圖3-7報(bào)警原理圖9圖3-8GSM模塊原理圖10圖4-1系統(tǒng)流程圖11圖5-1硬件完成圖13圖5-2調(diào)試完成圖141緒論1.1課題的研究背景人類的日常生活環(huán)境與空氣質(zhì)量有著密切的關(guān)系。目前來看工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展以及能源的不合理利用，給我們的地球造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，并已經(jīng)嚴(yán)重危及人類的正常工作和生活。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，大部分人已經(jīng)注意到身體健康和工作效率都與家居環(huán)境參數(shù)質(zhì)量有著密切的關(guān)系[1]。人們開始對家居環(huán)境的參數(shù)有了更高的要求，不僅僅在于注重其安全性，還越來越關(guān)注環(huán)境質(zhì)量與舒適性。因此，對生活環(huán)境參數(shù)進(jìn)行有效的檢測是很重要的，同時(shí)也可以積極調(diào)節(jié)舒適的生活環(huán)境參數(shù)，為人們的工作、生活和身體健康都提供了環(huán)境保障。近年來，人們逐漸增強(qiáng)了對環(huán)境保護(hù)的意識，為了控制目前的環(huán)境污染以及保護(hù)環(huán)境，我國政府已經(jīng)實(shí)施了很多措施在環(huán)境質(zhì)量的提升方面，如增加了空氣質(zhì)量溫濕度、加強(qiáng)了水環(huán)境和水污染的處理監(jiān)測、提高了生態(tài)智能的環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控，但是與此同時(shí)，也忽略了人們自身生活所在的生活環(huán)境參數(shù)。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的住宅區(qū)的出現(xiàn)使得家庭居住環(huán)境質(zhì)量的也變得更加不可忽視。對生活環(huán)境參數(shù)質(zhì)量的控制和檢測是一項(xiàng)重要的工作，其重要目的是確保人們可以擁有適宜的工作和生活空間[2]。一開始，包括檢測煙霧的濃度，PM2.5值和溫濕度等室內(nèi)的綜合環(huán)境質(zhì)量并不容易去檢測和控制。但是隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)孕育而生。1.2課題的研究意義空氣質(zhì)量度中煙霧濃度和PM2.5度檢測以及溫濕度是眾多環(huán)境變量的基礎(chǔ)類型，生活環(huán)境中的空氣的質(zhì)量更需要和健康標(biāo)準(zhǔn)符合，才能進(jìn)一步有針對性的控制。當(dāng)下主流的控制系統(tǒng)都是已經(jīng)開始采用了智能化和自動(dòng)化相結(jié)合的管理系統(tǒng)，通過對目標(biāo)對象參數(shù)的采集，進(jìn)而更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的一個(gè)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，也更進(jìn)一步的保證了良好的空氣質(zhì)量[3]。單片機(jī)的控制系統(tǒng)是目前比較流行的智能控制系統(tǒng)，單片機(jī)作為一種微型的處理芯片，它可以對輸入變量和輸出設(shè)備通過程序設(shè)計(jì)來進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)和控制?；谥悄芑妥詣?dòng)化的單片機(jī)的控制系統(tǒng)在一定程度上能夠大力減少對人力資源的要求，并提高了控制的精準(zhǔn)度和實(shí)施性。智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控是要達(dá)到不同環(huán)境的人們的需要，進(jìn)一步產(chǎn)生針對性的控制。建立這樣智能化的環(huán)境控制系統(tǒng)，不僅可以幫助人們解決了對生活環(huán)境的監(jiān)管和控制，而且也對現(xiàn)代科技的使用和檢測進(jìn)行加強(qiáng)。我相信單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一定在不久的將來成為社會控制領(lǐng)域的發(fā)展潮流[4]。也能更好的促進(jìn)環(huán)境改善，給人們更加健康的生活環(huán)境。1.3研究現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境檢測技術(shù)和智能控制設(shè)計(jì)在近幾年當(dāng)中得到了快速地發(fā)展和應(yīng)用。在十年以前，環(huán)境檢測技術(shù)和智能控制的概念和理論還沒有進(jìn)入人們的生活當(dāng)中，但是在近幾年當(dāng)中，環(huán)境檢測技術(shù)的發(fā)展得到了廣泛地使用和推廣，人們也正在逐漸接受并開始向智能化的方向進(jìn)行發(fā)展，到現(xiàn)在智能化的生活方式已經(jīng)滲透到人們生活中的每一個(gè)角落當(dāng)中[5]。自從進(jìn)入信息化時(shí)代開始，家居環(huán)境從傳統(tǒng)的思想轉(zhuǎn)換成為智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更加健康、舒適、便利、安全的需要來制定。在國外，單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的發(fā)展是比較早的，隨著現(xiàn)在社會信息化和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)的家具環(huán)境系統(tǒng)擁有廣闊的市場和發(fā)展空間潛力。多傳感器是網(wǎng)絡(luò)大量的傳感節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。具有靈活性、穩(wěn)定性、安全性和拓展性，具有非常大的研究價(jià)值和發(fā)展意義[6]。單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)基本普及了，他們的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控更加人性化和智能化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對也比較成熟，這些現(xiàn)象都反映和體現(xiàn)了國際社會信息化和智能化的發(fā)展要求。單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展起步相對比較晚，但是在近幾年當(dāng)中卻飛速的進(jìn)行發(fā)展和改進(jìn)。在八十年代的時(shí)候，單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)開始逐漸進(jìn)入到國內(nèi)企業(yè)和家庭當(dāng)中，給家庭的生活帶來了極大的便利，但是距離無線網(wǎng)技術(shù)的普及發(fā)展距離還是比較遙遠(yuǎn)的。在九十年代初期，有線電視、有線電話、電腦等數(shù)字化的產(chǎn)品開始進(jìn)入人們的視線[7]，走入了我們的生活當(dāng)中，從這時(shí)候開始，我國正在逐步進(jìn)入信息化的新時(shí)代。中國的基于物聯(lián)網(wǎng)智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控的發(fā)展也開始于這個(gè)時(shí)期。隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)正在以快速發(fā)展的速度走進(jìn)人們的視線，進(jìn)入人們的各大環(huán)境，被廣泛應(yīng)用。

2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)流程我們按照任務(wù)書要求明確設(shè)計(jì)任務(wù)，對與實(shí)現(xiàn)的功能化進(jìn)項(xiàng)分解細(xì)化，對本次設(shè)計(jì)進(jìn)行可行性分析，確保在可行狀態(tài)下完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。掌握系統(tǒng)的整體架構(gòu)，對設(shè)計(jì)各個(gè)模塊進(jìn)行性能對比分析。選用最優(yōu)模塊，性價(jià)比保證最高[8]。充分考慮好的設(shè)計(jì)思路建立起完整的電路，對各個(gè)元器件性能進(jìn)行介紹以及元器件引腳連接。完成AD原理圖的制作，根據(jù)原理圖對電路進(jìn)行各個(gè)元器件焊接，檢查焊接情況。根據(jù)預(yù)想的流程編寫軟件程序。在檢查程序沒有錯(cuò)誤之后，對設(shè)計(jì)單片機(jī)程序下載，對電路和實(shí)物進(jìn)行調(diào)試、檢查，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否可以正常工作，以及需要改進(jìn)和提高的地方[9]。2.2系統(tǒng)功能按照我們課題的功能要求，本次設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)環(huán)境的煙霧濃度、PM2.5濃度和溫濕度信號的檢測和控制，根據(jù)家具環(huán)境參數(shù)完成智能檢測控制，對實(shí)物進(jìn)行實(shí)際功能驗(yàn)證；液晶顯示器能夠根環(huán)境采集數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)顯示；通過GSM模塊完成數(shù)據(jù)的傳輸與短信顯示。完成這些工作以后，進(jìn)行多次周期檢測，確保設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，檢查系統(tǒng)是否可以長時(shí)間執(zhí)行工作。2.3系統(tǒng)基本框架這次設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，單片機(jī)是設(shè)計(jì)的核心控制單元，通過程序下載完成各個(gè)模塊功能的控制，煙霧傳感器在檢測環(huán)境煙霧濃度具體參數(shù)值，PM2.5傳感器對PM2.5強(qiáng)度信號的監(jiān)測。濕度傳感器檢測環(huán)境中溫度值和濕度值，獨(dú)立按鍵模塊實(shí)現(xiàn)參數(shù)值的設(shè)定，報(bào)警模塊采還具有聲音方式實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，顯示界面能夠提供良好的人機(jī)交互作用，GSM模塊可以實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程傳輸。這次設(shè)計(jì)的主要部分是：煙霧濃度檢測模塊、PM2.5檢測模塊、按鍵模塊、單片機(jī)模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊、溫濕度模塊、GSM模塊和電源模塊。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1核心單元設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是STC89C52RC單片機(jī)，STC89C52RC單片機(jī)是STC公司所生產(chǎn)的一種性能既高，抗干擾能力也強(qiáng)的8位微控制器單片機(jī)，STC89C52RC單片機(jī)具有的系統(tǒng)是8K字節(jié)系統(tǒng)，同時(shí)也可以進(jìn)行編程的Flash存儲器。它做了許多的改變使芯片擁有了更強(qiáng)的性能，并且芯片是具有8位CPU與系統(tǒng)可編程的Flash存儲器。這使它為許多控制系統(tǒng)提供了很多靈活性和成熟性以及有效性的解決方式。STC89C52RC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）下載程序更加便捷（2）STC89C52RC單片機(jī)擁有EPROM功能（3）擁有看門狗功能（4）工作電壓分為5伏單片機(jī)和3伏單片機(jī)分別使用的電壓為5.5v到3.3v和3.8v到2v（5）用戶應(yīng)用程序空間是8k字節(jié)（6）擁有3個(gè)16位的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器（7）工作溫度的范圍是可以分為工業(yè)范圍和商業(yè)范圍，工業(yè)范圍是-40度到85度，商業(yè)范圍是0度到75度。（8）PDIP封裝單片機(jī)系統(tǒng)處理部分的電路可以分為CPU和復(fù)位以及晶振電路。時(shí)鐘電路同時(shí)也被稱為振蕩器，時(shí)鐘電路擁有單片機(jī)執(zhí)行指令的速率，它還可以操控著單片機(jī)的正常工作。單片機(jī)的時(shí)鐘模式主要是高增益逆變放大器的振蕩電路和時(shí)鐘電路來構(gòu)建的。時(shí)鐘電路的速度抉擇著系統(tǒng)的速度，系統(tǒng)的時(shí)鐘電路主要是晶體振蕩器所提供的。在設(shè)計(jì)硬件電路的時(shí)候，晶體振蕩器電路需要靠近單片機(jī)，晶振電路和時(shí)鐘芯片的接地位置必須是在同一個(gè)位置。如果晶體頻率停止時(shí)，系統(tǒng)需要的時(shí)候要選擇低頻率的晶振，這就使功耗大大的減小。單片機(jī)系統(tǒng)原理圖如圖如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.2溫濕度檢測單元設(shè)計(jì)DHT11溫濕度傳感器可以跟溫度和濕度由此產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號，它既可以使空氣質(zhì)量度信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號然后交由控制器模塊進(jìn)行分析和處理，并且它采用的是單線接口，無須連接外圍元件。其中最突出的特點(diǎn)是：是可以直接把空氣質(zhì)量度采集到的信號來轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸出去的。在測量溫度的準(zhǔn)確度的同時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間，傳輸速度中都比傳統(tǒng)的溫濕度采集器有所改進(jìn)和完善。可以更準(zhǔn)確地解決各種出現(xiàn)的誤差，使溫濕度采集器在可靠性和準(zhǔn)確性方面不斷優(yōu)化完善。溫濕度傳感器原理圖如圖3-2所示。圖3-2溫濕度傳感器原理圖3.3PM2.5檢測單元設(shè)計(jì)PM2.5傳感器是目前檢測使用最多的空氣質(zhì)量檢測傳感器，這個(gè)檢測器它主要運(yùn)用了多普勒技術(shù)的原理并且在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管，它的主要目的是完成阻抗的變換與輸出。因?yàn)閿?shù)據(jù)的傳輸是采用的電荷信號，不能夠被直接進(jìn)行使用的，所以才需要用電阻轉(zhuǎn)換為電壓的形式來進(jìn)行使用。對空氣內(nèi)產(chǎn)生的污染就可以進(jìn)行精準(zhǔn)度比較高的檢測。它的可靠性是非常高的，同時(shí)也具備了很強(qiáng)的檢測靈敏度，而且它所檢測出的覆蓋面積是比較大的，工作性能也相對比較穩(wěn)定，在空氣質(zhì)量檢測方面，具有非常獨(dú)特的優(yōu)勢，而且成本價(jià)格比較合理，非常適合。PM2.5度傳感器原理圖3-3所示。圖3-3PM2.5傳感器原理圖3.4煙霧監(jiān)測單元設(shè)計(jì)在MQ-2的煙霧檢測系統(tǒng)中，MQ-2煙霧傳感器是屬于半導(dǎo)體材料，它是可以對家居環(huán)境下的煙霧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)也將檢測到的數(shù)據(jù)信息的發(fā)送到控制單元[10]，這個(gè)設(shè)備的主要部件是包括了微控制器的控制電路，它所傳輸?shù)臄?shù)字信號是可以被識別到微控制器的。煙霧濃度傳感器的輸出是為模擬電壓信號，但是控制器需要一個(gè)數(shù)字信號，所以需要添加模擬或者數(shù)字信號來轉(zhuǎn)換模塊，就可以將檢測模塊采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為能夠被控制器識別、處理的數(shù)字信號。MQ-2煙霧傳感器可以檢測煙霧濃度的高低判斷家居環(huán)境的狀況。MQ-2煙霧傳感器器在煙霧濃度較低的情況下，內(nèi)、外的電離室電壓與電流是很穩(wěn)定的。如果當(dāng)電離室煙霧濃度較高時(shí)，在煙霧濃度高的作用下會使帶電粒子的運(yùn)行軌跡受到影響，從而使電壓與電流也受到影響，內(nèi)、外電離室的平衡也會受到影響。煙霧檢測傳感器原理圖3-3所示。圖3-4煙霧傳感器原理圖3.5顯示單元設(shè)計(jì)顯示單元能夠直觀地反映出當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，顯示模塊是為了將測量家具環(huán)境內(nèi)溫度、濕度、PM2.5和煙霧濃度的結(jié)果反饋在液晶屏上面顯示，顯示模塊它的操作簡單、便于觀察顯示的結(jié)果。并且與單片機(jī)的接口操作也較為簡單，單片機(jī)只需將顯示的結(jié)果輸送到顯示器就完成了顯示要求，單片機(jī)節(jié)約時(shí)間，可以保護(hù)系統(tǒng)的正常工作。顯示屏控制單元要控制電壓顯示電力，這樣比較便于顯示圖形。LCD1602液晶顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸引腳與單片機(jī)P00到P07相連實(shí)，現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示信息傳輸。1、2引腳于電源正負(fù)極連接實(shí)現(xiàn)液晶顯示器電能供給，4/5/6互用于控制顯示屏對緩存器中數(shù)據(jù)的控制，3引腳介入兩個(gè)電阻實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓以及調(diào)節(jié)屏幕亮度功能。LCD1602顯示原理圖如圖3-5所示。圖3-5顯示原理圖3.6按鍵模塊單元設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)通過按鍵結(jié)構(gòu)對傳感器，按鍵模塊不僅能使工作人員更好的操控本次設(shè)計(jì)，也是設(shè)計(jì)中唯一一個(gè)可以更改數(shù)值的方式，通過按鍵進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，調(diào)節(jié)煙霧濃度/PM2.5和溫濕度上限制與下限制，并且按鍵有復(fù)位功能，可以在異常狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)位，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行[11]。單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換操作，通過按鍵和單片機(jī)的接口相連接。按下按鈕的過程，接口會呈現(xiàn)出低電平，進(jìn)而觸發(fā)單片機(jī)的響應(yīng)，過程中按鍵的狀態(tài)被喚醒，每當(dāng)我們按一下按鍵，觸口會進(jìn)行中斷控制。四個(gè)按鍵分別為設(shè)置按鍵、更變按鍵、參數(shù)加按鍵、參數(shù)減按鍵，分別于單片機(jī)的p13端口、p14端口、p15端口、p16端口相連接，通過虛擬仿真連線完成信號的傳輸。按鍵原理如圖3-6所示。圖3-6按鍵原理圖3.7報(bào)警單元設(shè)計(jì)選用報(bào)警裝置的時(shí)候，我們會選擇蜂鳴器報(bào)警裝置來使用。因?yàn)榉澍Q器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有一個(gè)叫壓電諧振器的部件，配合其他的驅(qū)動(dòng)元件來使用。由許多個(gè)諧振器晶體和集成電路元件，在經(jīng)過PWM的直流驅(qū)動(dòng)下，把音頻信號裝載到諧振器上，再發(fā)送信號到音頻地輸出端，這樣就可以發(fā)出不同頻率，不同聲音的信號[12]。我們所使用的報(bào)警模塊不需多種發(fā)出聲音，只需要發(fā)出一種聲音和頻率就可以。所以當(dāng)我們設(shè)計(jì)的蜂鳴器報(bào)警的時(shí)候，可以直接使用晶體管來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警即可。報(bào)警原理圖如圖3-7所示表示。圖3-7報(bào)警原理圖3.8GSM模塊單元設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用SIM800L-5P模塊，通過SIM800L-5P模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)短信發(fā)送功能，SIM800L-5P工作頻率為GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，它的使用范圍是全球，同時(shí)也可以低功耗的來實(shí)現(xiàn)信息、SMS和數(shù)據(jù)信息的傳輸，能適用于各種緊湊型產(chǎn)品設(shè)計(jì)，單片機(jī)的端口連接方式為TXD和RXD連接單片機(jī)P3.1、P3.0端口實(shí)現(xiàn)信號的發(fā)送和反饋，VCC端接+5V，GND端接電源地。GSM模塊原理圖如圖3-8所示。圖3-8GSM模塊原理圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件和語言的選擇單片機(jī)是模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，它的這種編程方式可以將全部程序進(jìn)行分解，分解成為多個(gè)不同的功能部分實(shí)現(xiàn)，編譯以后的功能的添加和調(diào)試，系統(tǒng)將通過主程序來進(jìn)行調(diào)動(dòng)各個(gè)子程序的運(yùn)行[13]。目前可以使用匯編語言或C語言來進(jìn)行單片機(jī)的開發(fā)，因?yàn)镃語言的開發(fā)周期比匯編語言的時(shí)間短，同時(shí)它也具有較強(qiáng)的可移植性，所以，本次程序設(shè)計(jì)選擇了C語言和KEIL編譯器來進(jìn)行。4.2軟件流程圖在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的過程中，理清軟件功能的運(yùn)行過程是至關(guān)重要的，進(jìn)而對各個(gè)數(shù)據(jù)的變化、主程序功能和子程序功能進(jìn)行良好的理解，才能順利的編寫、編譯、連接、下載和調(diào)試程序[14]。圖4-1系統(tǒng)流程圖圖4.1為基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，各個(gè)傳感器開始檢測數(shù)據(jù)，并且將檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后便于單片機(jī)識別，用于液晶顯示器顯示。單片機(jī)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否在正常范圍值之內(nèi)，完成溫度值，濕度值、煙霧濃度值以及PM2.5值判定；如果在正常值范圍內(nèi)，則正常顯示數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過GSM模塊發(fā)送至手機(jī)端；如果不在區(qū)域范圍內(nèi)，則進(jìn)行外部控制或報(bào)警工作。

5設(shè)計(jì)調(diào)試和功能驗(yàn)證5.1硬件調(diào)試原理圖的設(shè)計(jì)采用AD軟件完成，單片機(jī)作為核心控制模以及其他模塊一塊去構(gòu)建完整的基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)，LCD顯示裝置，煙霧濃度檢測模塊，溫濕度檢測模塊，煙霧檢測模塊，電源模塊，按鍵模塊，報(bào)警模塊和GSM模塊輔助核心裝置設(shè)計(jì)。系統(tǒng)要通過控制模塊來實(shí)現(xiàn)對所有模塊的控制還有數(shù)據(jù)的處理分析[15]。我們在完成整個(gè)系統(tǒng)的過程中，不可能一步到位，都是一步一步地進(jìn)行測試和調(diào)試進(jìn)而達(dá)到我們設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。我們本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)仿真采用的是分模塊調(diào)試，需要調(diào)試的系統(tǒng)是各個(gè)模塊的性能和最終實(shí)物的功能。系統(tǒng)在進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，第一要保證單片機(jī)的運(yùn)行工作正常，如果系統(tǒng)運(yùn)行工作不正常，系統(tǒng)的調(diào)試就無法繼續(xù)進(jìn)行。只要保證單片機(jī)可以正常地工作，就可以保證整個(gè)系統(tǒng)的供電正常，運(yùn)行正常[16]。如果一旦出現(xiàn)問題就可以進(jìn)行針對性的調(diào)查和調(diào)試，無須從新找。經(jīng)過調(diào)試和檢測，系統(tǒng)與程序一致，就可以確保單片機(jī)的工作狀態(tài)正常。硬件完成圖如圖5-1所示。圖5-1硬件完成圖5.2軟件調(diào)試在進(jìn)行系統(tǒng)的軟件調(diào)試的時(shí)候還是比較復(fù)雜的，可能會為了一個(gè)小問題需要改變所有的代碼程序。在這個(gè)修改的過程中，也會出現(xiàn)很多的問題。但是我們只需要掌握C語言的構(gòu)成并且了解電路的工作運(yùn)作方式，利用軟件進(jìn)行調(diào)試，就可以完成其他程序所完成不了的。通過各系統(tǒng)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)仿真調(diào)試，必須準(zhǔn)確無誤的確認(rèn)電路原理是否正確，避免出現(xiàn)電路板焊接完成后無法更改，不然就會導(dǎo)致再重新來過。要注意的是，仿真演示只是一個(gè)測試軟件，它所模擬呈現(xiàn)出來的環(huán)境是不是跟實(shí)際的電路環(huán)境一致，這個(gè)是很難判斷確定的[17]。我們根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)所得，仿真測試軟件只能來確定大概的電路是沒有問題的。在進(jìn)行系統(tǒng)仿真的時(shí)候，還是要將程序下載到單片機(jī)中實(shí)施，然后將程序完整的運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)試完成圖如圖5-2所示。圖5-2調(diào)試完成圖5.3功能調(diào)試在系統(tǒng)充電完成之后，檢查系統(tǒng)中各個(gè)模塊的性能是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行。傳感器能否正常檢測環(huán)境里的煙霧濃度以及溫濕度和煙霧濃度；顯示模塊是否能正常的顯示數(shù)據(jù)；按鍵模塊是否能進(jìn)行更改所需要的參數(shù)值；報(bào)警模塊能否實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警；GSM模塊能否搜索到穩(wěn)定信號；再完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試之后，需要對其功能進(jìn)行驗(yàn)證分析，可以手動(dòng)改變環(huán)境的溫度、濕度和PM2.5以及煙霧濃度多種情況，查看無基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢測的參數(shù)值是否變化以及是否超出區(qū)間值。在超出區(qū)間值的情況下，可以看到溫度值或者濕度值或者光度值有報(bào)警現(xiàn)象。蜂鳴器發(fā)出滴滴聲，并且由led燈亮起。通過改變外界參數(shù)值，可以查看當(dāng)前液晶顯示器顯示的數(shù)值隨外界環(huán)境參數(shù)改變而改變，并且在匹配電腦狀態(tài)下，電腦端可以查看當(dāng)前溫度值，濕度值以及煙霧濃度和PM2.5值信息。經(jīng)多次檢驗(yàn)結(jié)果對比分析，確保功能無誤之后，方可完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的功能驗(yàn)證。6結(jié)論隨著現(xiàn)在人類社會不斷發(fā)展和不斷進(jìn)步，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)也在快速發(fā)展，人們進(jìn)入到數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的新時(shí)代。本課題進(jìn)行基于單片機(jī)的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用戶可以通過電腦的方式遠(yuǎn)程查看環(huán)境網(wǎng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境溫濕度、煙霧濃度和PM2.5的智能檢測功能和短信報(bào)警功能。在實(shí)際中的應(yīng)用場景中，用戶只需要通過手機(jī)短信可以查看環(huán)境多種參數(shù)的情況。它的連接技術(shù)不像之前的傳統(tǒng)的有線技術(shù)那樣需要進(jìn)行布線，這樣線路就會顯得十分復(fù)雜，而且安裝比較繁瑣。通過多傳感器技術(shù)和GSM技術(shù)實(shí)現(xiàn)安裝簡單，時(shí)間、人力成本比較低，也不需要工程師在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試，設(shè)備的兼容性和擴(kuò)展性也得到了很大的提升，比較符合當(dāng)前國家提倡的綠色生活的生活理念，深受廣大用戶的歡迎，應(yīng)用也比較廣泛。本文的研究雖然取得了初步的成功，但依然要任重道遠(yuǎn)，還有很多的不足需要我們?nèi)ジ倪M(jìn)，進(jìn)一步去完善設(shè)計(jì)。由于我們的水平有限，所以設(shè)計(jì)的時(shí)間比較緊張。所以在研究基于單片機(jī)的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，出現(xiàn)了很多漏洞以及不足之處，深入研究也做的不是很到位，希望老師在看完論文后給予我寶貴的意見和建議。

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