代码收藏家 单片机设计基于单片机环境空气质量传感器监测系统
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前言 概要 功能设计 设计思路 软件设计 效果图 程序 文章目录
前言
💗博主介绍：✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师，一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于 精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计 主要对象是咱们电子相关专业的大学生，希望您们都共创辉煌！✌💗
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概要
基于单片机环境空气质量传感器监测系统的设计概要可以归纳如下：
一、系统概述
本系统旨在通过单片机技术实时监测和记录环境空气质量，特别关注温度、湿度、PM2.5浓度、CO2浓度等关键环境参数。系统不仅具备高精度的检测能力，而且通过内置的智能算法处理数据，为用户提供直观、准确的空气质量信息和健康建议。
二、系统组成
单片机控制模块：选用性能稳定的单片机，如STM32或AT89S52系列，作为核心控制器，负责数据采集、处理、显示及与外部设备的通信。
传感器模块：
温湿度传感器：检测环境的温度和湿度。
PM2.5传感器：如SDS011型号，用于精确测量空气中的PM2.5浓度。
CO2传感器：例如MH-Z14A型号，用于监测空气中的CO2浓度。
（可选）甲醛、苯等有害气体传感器：如MQ-4等型号，用于检测室内空气中的其他有害物质。
数据处理模块：对传感器采集的原始数据进行处理，包括数据滤波、A/D转换等，确保数据的准确性和可靠性。
显示模块：采用LCD或OLED显示屏，实时展示检测到的各项空气质量参数。
通信模块（可选）：配备Wi-Fi或蓝牙功能，实现与手机APP或远程监控中心的通信，便于用户远程查看和控制。
三、系统功能
实时检测：持续监测并显示温度、湿度、PM2.5、CO2等空气质量参数。
阈值报警：用户可自定义各项参数的报警阈值，当数据超标时，系统通过声光报警等方式提醒用户。
数据存储：将所有检测到的数据保存在SD卡或其他存储介质中，便于后续分析。
远程控制（可选）：用户可通过手机APP或网页端远程访问系统数据和控制系统运行。
四、系统特点
高精度：采用高性能传感器和单片机，确保检测结果的精确性。
实时性：能够即时反映空气质量变化，保障数据的时效性。
智能化：内置算法对采集到的数据进行处理，提供直观的空气质量报告和健康建议。
易用性：简洁的用户界面和远程控制功能使得操作更为便捷。
综上所述，该系统是一个集数据采集、处理、显示和远程控制于一体的智能化空气质量监测系统，适用于家庭、办公室、学校等多种环境，旨在提升人们对环境空气质量的认知，并采取相应的改善措施。
功能设计
本设计是基于单片机的环境空气质量检测系统的设计，主要实现以下功能：
实现通过甲烷气体传感器检测室内甲烷浓度
实现通过甲醛气体传感器检测室内甲醛浓度
实现甲烷浓度或甲醛浓度超标蜂鸣器报警
实现甲烷浓度或甲醛浓度超标电机转动，实现通风
实现甲烷浓度或甲醛浓度超标继电器闭合，实现净化空气
实现通过LCD1602显示甲烷和甲醛浓度
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图
程序
#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit beep = P1^7;
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;
uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;
#include "lcd1602.h"
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void write_74hc595(unsigned int num)
{
int i;
ST = 0;
for(i=0; i<16; i++)
{
SH = 0;
if (num & 0x0001)
{
DS = 1;
}
else
{
DS = 0;
}
SH = 1;
num >>= 1;
}
ST = 1;
}
unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
int i;
unsigned int ret=0;
if (num > 16)
return 0xFFFF;
for(i=0;i<num;i++)
{
ret |= 1<<i;
}
return ret;
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
init_1602();
write_string(1,0,"Jin: Chu:");
write_string(2,0,"Car: P:");
write_sfm2(1,4,num_jin);
write_sfm2(1,12,num_chu);
write_sfm2(2,4,num_car);
write_sfm2(2,12,16-num_car);
write_74hc595(0);
while(1)
{
key();
}
}
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目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ1928499906
