基于单片机的室内甲醛测试系统的设计
基于52单片机的甲醛检测仪课程设计 精品
摘要本文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的甲醛智能测试仪。
其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器。
系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。
文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。
系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。
同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。
另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。
本系统的量程为0-10ppm,精度为0.039ppm。
关键词: 甲醛检测，数据采集处理系统，硬件电路，软件设计，A/D转换器，AT89C52单片机3目录第１章绪论 (3)1.1 引言 (3)第２章概述 (4)2.1系统总概述 (4)2.2总体方案设计 (4)2.3硬件设计 (5)2.4软件设计 (5)2.5 硬件结构框图2.1 (5)2.6 软件结构框图2.2 (5)第3章硬件设计 (6)3.1.1 硬件选择 (6)3.1.2 MCU的选择与简介 (6)3.1.3 单片机最小系统的实现 (8)3.2.1 数据采集系统 (14)3.2.2 模数转换的选择与简介 (15)3.2.3 按键选择与简介 (17)3.2.4 外围扩充存储器 (18)3.2.5 时钟芯片选择与简介 (19)3.2.6 上拉电阻 (21)3.2.7 液晶显示器简介。
(21)3.2.8 报警电路 (24)3.2.9 硬件仿真环境介绍 (25)第4章软件设计 (27)4.1编写语言的选择 (27)4.2 编译软件介绍 (27)4.3主程序模块 (31)4.4模数转换 (32)4.5按键模块 (32)4.6时钟模块 (33)4.7液晶显示模块 (33)第5章系统仿真 (34)第6章结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第１章绪论1.1 引言1.1.1甲醛的特性及危害甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
基于单片机的甲醛浓度检测仪的设计目录1引言 (3)1.1甲醛的特性及危害 (3)1.2甲醛的来源 (3)2总体设计方案 (3)2.1系统设计方案基本要求 (3)2.2系统设计思路 (3)3系统设计方案论证 (4)3.1方案一:基于普通51单片机和国产MQ138传感器的设计方案 (4)3.2方案二基于增强型单片机和进口传感器的设计方案 (4)4单片机甲醛检测技术 (4)4.1STC12C5A60S2单片机 (4)4.2LTC1049CN8运算放大器 (5)4.3LCD1602液晶屏 (6)4.4甲醛传感器 (6)5系统硬件部分设计 (7)5.1系统整体电路原理 (8)5.1.1系统放大电路设计 (8)5.1.2系统单片机及显示电路设计 (8)5.1.3系统报警电路设计 (9)6系统软件部分设计 (10)7系统硬件仿真测试 (11)8误差分析及改进方法 (12)9设计总结 (13)致谢 (13)参考文献 (13)1.引言1.1甲醛的特性及危害甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。
其37%的水溶液称为福尔马林，医学和科研部门常用于标本的防腐保存。
在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。
甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。
[1]甲醛能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。
经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。
全身症状有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。
[2]1.2甲醛的来源1.室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。
这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，主要用于加强板材的硬度、防虫、防腐。
板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放，是室内空气中甲醛的主要来源。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计摘要：甲醛对人体危害极大，对此研究并设计了一种用于室内具有检测及超限报警功能的甲醛智能测试仪。
其设计方案基于STC89C52单片机，选择英国达特公司的甲醛传感器。
系统将传感器输出的电流经放大后信号通过A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处置，最后由LCD显示甲醛浓度值。
关键词：甲醛、STC89C5二、传感器、A/D、LCD1602液晶甲醛的特性及危害甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式显现。
其37%的水溶液称为福尔马林，医学和科研部门经常使用于标本的防腐保留。
在我国有毒化学品优先操纵名单中甲醛列居第二位。
甲醛已被世界卫生组织确信为致癌和致畸形物质。
[1]甲醛能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后会显现呼吸道的严峻刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛，可引发皮炎、色斑、坏死。
常常吸入少量甲醛，能引发慢性中毒，显现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。
全身病症有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻和植物神经紊乱等。
[2]甲醛的来源1.室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。
这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，要紧用于增强板材的硬度、防虫、防腐。
板材中残留的和未参与反映的甲醛慢慢向周围环境释放，是室内空气中甲醛的要紧来源。
2.用合成板材制造的家具，厂家为了追求利润利用不合格的板材，再粘贴面材料时利用不合格的胶水，造成家具中甲醛含量超标。
3.含有甲醛成份并有可能向外界散发的各类装饰材料，如壁纸、地毯、油漆。
系统设计大体要求本次设计的要紧内容是设计一种基于单片机的室内甲醛检测仪，要紧利用单片机和放大电路对甲醛传感器的输出信号进行搜集处置。
设计大体要求：1.快速检测功能：当将仪器至于封锁环境时能快速测出甲醛浓度并显示。
2.超标报警功能：当甲醛浓度超出国标时给予报警提示。
基于单片机的室内甲醛浓度检测系统_田秀荣
第3 期
田秀荣：基于单片机的室内甲醛浓度检测系统
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报警模块采用语音和蜂鸣器双重报警。当甲醛的浓度 超过正常的甲 醛 浓 度 时，语 音 报 警 并 且 蜂 鸣 器 也 会 响 铃 报 警，这两种报警方式都是属于听觉报警。而且蜂鸣器的响铃 报警设置了三个响铃频率。系统会根据不同浓度值选择不 同频率的响铃。浓度越高，响铃频率越高。
2 基于 STC89C52ＲC 单片机的检测系统设计与实现
以 STC89C52ＲC 为核心的检测系统的硬件组成图如图 2 所示。
图 1 STC89C52ＲC 单片机引脚图
图 2 硬件结构框图
本系统主要 分 为： 主 控 制 模 块、数 据 采 集 模 块、显 示 模 块、报警模块和人机交互模块。
主控制模块选用的是 STC89C52ＲC 单片机。封装形式 是双列直插式的。主控制模块其实就是单片机最小系统，包 括电源电路，晶振电路，复位电路和 P0 口的上拉电阻。其中 本系统的电源采用两种供电方式，直流电池供电和 USB 电源 线供电。当选用直流电池供电时，采用 7805 芯片进行稳压。
数据采集模块选用的是化学传感器 MQ138 型传感器， 并结合模数转换器 ADC0809 进行模数转换。
显示模块采用的是液晶 LCD12864，本设计选用的是带 字库的上下分屏液晶。这种液晶显示汉字简单，方便，主要 用来显示甲醛的浓度。
收稿日期：2014 － 03 － 22 作者简介：田秀荣（1974- ） ，女，山西大同人，讲师，主要研究方向为图像及信号处理。
图 4 系统测试实例
参考文献
［1］ 崔九思． 室内空气污染监督方法［M］． 北京：北京化学
工业出版社，2Leabharlann 02．［2］ 李跃红． 甲醛检测方法的研究进展［J］． 职业与健康，
基于单片机的室内环境监测设计
基于单片机的室内环境监测设计在现代生活中，人们越来越关注室内环境的质量，因为它直接影响着我们的健康和舒适度。
一个良好的室内环境需要对温度、湿度、空气质量等多个参数进行准确监测，以便及时采取措施进行调整。
基于单片机的室内环境监测系统能够实现对这些参数的实时监测和数据处理，为我们创造更加舒适和健康的生活环境。
一、系统总体设计本室内环境监测系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块和报警模块等组成。
传感器模块负责采集室内环境的各种参数，如温度、湿度、二氧化碳浓度、甲醛浓度等。
这些传感器将采集到的模拟信号转换为数字信号，并传输给单片机控制模块。
单片机控制模块是整个系统的核心，它负责接收传感器传来的数据，并进行处理和分析。
通过预先编写的程序，单片机能够判断环境参数是否在正常范围内，如果超出范围，则触发报警模块。
显示模块用于实时显示当前的环境参数，方便用户直观地了解室内环境状况。
报警模块则在环境参数异常时发出声光报警，提醒用户采取相应措施。
二、传感器选型1、温度传感器选用数字式温度传感器 DS18B20，它具有体积小、精度高、抗干扰能力强等优点，能够在－55℃至＋125℃的范围内提供准确的温度测量。
2、湿度传感器选择电容式湿度传感器 HIH6130，其具有良好的线性度和稳定性，能够测量 0%至 100%相对湿度范围内的湿度值。
3、二氧化碳传感器采用 TGS4160 二氧化碳传感器，它对二氧化碳浓度的变化响应迅速，能够检测 350ppm 至 10000ppm 范围内的二氧化碳浓度。
4、甲醛传感器使用 ZE08-CH2O 甲醛传感器，能够准确检测室内空气中的甲醛浓度，为用户提供甲醛污染的预警。
三、单片机控制模块单片机选用 STM32F103 系列，它具有丰富的外设资源和较高的处理性能，能够满足本系统的需求。
在程序设计方面，使用 C 语言进行编写，通过初始化各个外设，实现对传感器数据的采集、处理和传输。
单片机不断轮询各个传感器，获取最新的环境参数数据，并进行数据转换和计算。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计一、引言随着人们生活水平的提高，对室内空气质量的关注度也日益增加。
甲醛作为室内空气中常见的污染物之一，对人体健康有着严重的危害。
因此，设计一款准确、便捷、实用的室内甲醛检测仪具有重要的现实意义。
二、总体设计方案本设计以单片机为核心，结合传感器技术、数据处理技术和显示技术，实现对室内甲醛浓度的实时检测和显示。
系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、报警模块和电源模块组成。
传感器模块选用对甲醛具有高灵敏度和选择性的电化学传感器，能够将甲醛浓度转化为电信号。
单片机控制模块采用常见的 STM32 系列单片机，负责对传感器采集到的信号进行处理和分析，并控制显示模块和报警模块的工作。
显示模块采用液晶显示屏，实时显示甲醛浓度值。
报警模块在甲醛浓度超过设定阈值时发出声光报警，提醒用户采取相应措施。
电源模块为整个系统提供稳定的工作电压。
三、硬件设计（一）传感器电路设计传感器的输出信号通常较弱，需要经过放大和滤波处理后才能被单片机采集。
设计中采用运算放大器构建放大电路，提高信号的幅度。
同时，使用低通滤波器去除信号中的高频噪声，提高信号的质量。
（二）单片机最小系统设计单片机最小系统包括单片机芯片、晶振电路和复位电路。
晶振电路为单片机提供时钟信号，复位电路用于系统初始化和异常情况下的复位操作。
（三）显示电路设计液晶显示屏通过 SPI 接口与单片机连接，单片机通过发送指令和数据来控制显示屏的显示内容。
（四）报警电路设计报警电路由发光二极管和蜂鸣器组成，当甲醛浓度超过阈值时，单片机输出高电平驱动发光二极管点亮和蜂鸣器发声。
（五）电源电路设计电源模块采用线性稳压器将输入的直流电压转换为适合各个模块工作的电压，确保系统稳定可靠运行。
四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源初始化、传感器初始化和显示模块初始化等。
然后，单片机不断采集传感器输出的信号，并进行数据处理和分析，计算出甲醛浓度值。
基于52单片机的甲醛检测仪课程设计
目录第１章绪论 (1)1.1 引言 (2)第２章概述 (2)2.1系统总概述 (2)2.2总体方案设计 (2)2.3硬件设计 (3)2.4软件设计 (3)2.5 硬件结构框图2.1 (3)2.6 软件结构框图2.2 (3)第3章硬件设计 (4)3.1 硬件设计主电路图见附录9.1 (4)3.2 硬件选择 (4)3.2.1 MCU的选择与简介 (4)3.2.2 单片机最小系统的实现 (9)3.2.3 数据采集系统 (12)3.2.4 模数转换的选择与简介 (13)3.2.5 按键选择与简介 (15)3.2.6 外围扩充存储器 (16)3.2.7 时钟芯片选择与简介 (17)3.2.8 上拉电阻 (18)3.2.9 液晶显示器简介。
(19)3.2.10 报警电路 (22)3.2.11 硬件仿真环境介绍 (23)第4章软件设计 (24)4.1编写语言的选择 (24)4.2 编译软件介绍 (25)4.3主程序模块 (30)4.4模数转换 (30)4.5按键模块 (31)4.6时钟模块 (31)4.7液晶显示模块 (32)第5章系统仿真 (33)第6章结束语 (35)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)第１章绪论1.1 引言1.1.1甲醛的特性及危害甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。
其37%的水溶液称为福尔马林，医学和科研部门常用于标本的防腐保存。
此溶液沸点为19.5℃故在室温时极易挥发，随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。
在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。
1.1.2甲醛的来源1.室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。
这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，主要用于加强板材的硬度、防虫、防腐。
板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放，是室内空气中甲醛的主要来源。
2.用合成板材制造的家具，厂家为了追求利润使用不合格的板材，再粘贴面材料时使用不合格的胶水，造成家具中甲醛含量超标。
基于51单片机的室内甲醛测试系统
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基于单片机室内甲醛检测仪设计
..鉴于单片机的室甲醛检测仪的设计鉴于单片机的室甲醛检测仪的设计纲要：室空气质量的利害直接影响到人体的健康，此中甲醛的危害更是亟待解决的问题。
所以，测定室甲醛含量也成为一个具存心义的研究。
本设计主要针对居民住楼的甲醛含量可能超标设计的。
设计采纳电化学甲醛传感器作为数据的感知部分，电化学甲醛传感器器较其余的甲醛含量检测方法操作简单，成真相对较低，适适用于实验的研究和室甲醛含量的检测。
该甲醛含量收集系统能够达到的精度，而且将结果用液晶屏显示出来，当甲醛含量超出设定标准是发出警示。
重点词： MSP430电化学传感器甲醛含量一方案设计实验以 MSP430F149 单片机作为系统的核心，经过按键控制液晶显示和驱动放大电路。
1.1 单片机的选择论证方案一：采纳 MC68HC05/08 系列单片机对系统进行控制。
其乘法和除法指令给编程带来了便利。
可是其指令系统共有89 条指令，不利于 CPU 的履行速度。
方案二：采纳 MCS-51 系列单片机对系统进行控制。
MCS-51 系列单片机采用哈佛系统构造，其程序储存器和数据储存器独立编址。
7 中寻址方式， 111 条系统指令，操作简单合适于简单系统。
方案三： MSP430F149 单片机部资源比51 单片机丰富，而且拥有能够调理的晶振频次，是编程更为灵巧。
综上所述因为设计的系统简单，所以选择方案三。
综上所述选择方案一。
1.2 传感器的选择论证检测室甲醛含量的方法有很多种，以下表格给出一些典型的方法和其特色。
方法长处弊端电化学传感器法操作简单迅速便携方便易受其余气体扰乱，可调激光汲取光谱法敏捷度高仪器要求工艺高，价钱过高差分光学汲取光谱法敏捷度高需要很长光程方可达到要求的敏捷度窄带汲取法敏捷度高需要很长光程方可达到要求的敏捷度，不合适现场检测衰荡腔光谱法敏捷度高光路复杂，成本高甲醛电化学传感器的主要技术指标以下：丈量围： 0—10ppm响应时间 :小于50秒最大负荷：50ppm输出信号： 1200±300Na/ ppm分辨率： 0.05 ppm依据以上表格和电化学传感器的主要技术指标，选择电化学法进行实验。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计一、引言随着人们生活水平的提高，对室内环境质量的关注度也日益增加。
甲醛作为室内空气污染的主要污染物之一，对人体健康有着严重的危害。
因此，设计一款能够准确、快速检测室内甲醛浓度的仪器具有重要的现实意义。
本毕业设计旨在基于单片机技术，设计一款室内甲醛检测仪，以满足人们对室内空气质量监测的需求。
二、系统总体设计方案（一）设计目标本设计的目标是开发一款基于单片机的室内甲醛检测仪，能够实现对室内甲醛浓度的实时检测，并将检测结果以直观的方式显示出来。
同时，该检测仪还应具备数据存储、报警等功能，以提高其使用的便利性和安全性。
（二）系统组成该检测仪主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、报警模块和电源模块等部分组成。
1、传感器模块：选用灵敏度高、稳定性好的甲醛传感器，用于检测室内甲醛浓度，并将浓度信号转换为电信号输出。
2、单片机控制模块：采用高性能的单片机作为核心控制器，负责对传感器采集到的数据进行处理、分析和计算，并控制其他模块的工作。
3、显示模块：选用液晶显示屏（LCD）或数码管，用于实时显示室内甲醛浓度值。
4、报警模块：当室内甲醛浓度超过设定的阈值时，通过声光报警的方式提醒用户采取相应的措施。
5、电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
（三）工作原理传感器模块实时检测室内甲醛浓度，并将浓度信号转换为电信号传输给单片机控制模块。
单片机控制模块对电信号进行处理和计算，得到准确的甲醛浓度值，并将其发送给显示模块进行显示。
同时，单片机控制模块将检测到的甲醛浓度值与设定的阈值进行比较，当浓度超过阈值时，启动报警模块进行报警。
三、硬件设计（一）传感器选择经过综合考虑，选择了_____型号的甲醛传感器。
该传感器具有响应速度快、测量精度高、稳定性好等优点，能够满足本设计的要求。
（二）单片机选型选用了_____型号的单片机作为核心控制器。
该单片机具有丰富的资源、强大的处理能力和低功耗等特点，能够有效地处理传感器采集到的数据，并控制整个系统的运行。
基于单片机的甲醛检测仪设计讲解
目录第１章绪论 (1)1.1 引言 (1)第２章概述 (1)2.1系统总概述 (1)2.2总体方案设计 (2)2.3硬件设计 (2)2.4软件设计 (2)2.5 硬件结构框图2.1 (2)2.6 软件结构框图2.2 (3)第3章硬件设计 (3)3.1 硬件设计主电路图见附录9.1 (3)3.2 硬件选择 (3)3.2.1 MCU的选择与简介 (3)3.2.2 单片机最小系统的实现 (8)3.2.3 数据采集系统 (12)3.2.4 模数转换的选择与简介 (13)3.2.5 按键选择与简介 (15)3.2.6 外围扩充存储器 (16)3.2.7 时钟芯片选择与简介 (17)3.2.8 上拉电阻 (19)3.2.9 液晶显示器简介。
(19)3.2.10 报警电路 (22)3.2.11 硬件仿真环境介绍 (23)第4章软件设计 (25)4.1编写语言的选择 (25)4.2 编译软件介绍 (25)4.3主程序模块 (31)4.4模数转换 (31)4.5按键模块 (32)4.6时钟模块 (32)4.7液晶显示模块 (33)第5章系统仿真 (34)第6章结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第１章绪论1.1 引言1.1.1甲醛的特性及危害甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。
其37%的水溶液称为福尔马林，医学和科研部门常用于标本的防腐保存。
此溶液沸点为19.5℃故在室温时极易挥发，随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。
在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。
1.1.2甲醛的来源1.室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。
这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，主要用于加强板材的硬度、防虫、防腐。
板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放，是室内空气中甲醛的主要来源。
2.用合成板材制造的家具，厂家为了追求利润使用不合格的板材，再粘贴面材料时使用不合格的胶水，造成家具中甲醛含量超标。
基于单片机的室内空气质量检测系统设计
目录设计总说明 (4)Instruction (7)1绪论 (12)1.1 设计背景与意义 (12)1.2 国内外现状 (13)1.3 设计内容与要求 (14)2 室内空气质量标准与改善方式 (14)2.1 室内空气质量标准参数 (14)2.2室内空气品质监测方法 (16)2.3改善空气品质方法 (17)3.1 各模块电路的方案选择和讨论证明 (17)3.1.1 单片机模块的选取和讨论 (17)3.1.2 气体传感器选用 (18)3.1.2天然气浓度监测部分的选择和论证 (19)3.2 总体电路设计概述 (20)4 系统硬件设计 (21)4.1硬件总体结构 (21)4.2 单片机控制部分 (22)4.2.1复位电路 (24)4.2.2 时钟电路 (25)4.2.3 P0口上拉电阻电路 (26)4.3 甲醛气体监测模块设计 (26)4.3.1 RCV420电流电压转换器 (27)4.3.2 ADC0832性能描述 (28)4.3.3 换气扇控制设计 (30)4.4 天然气气体监测模块设计 (31)4.6显示模块部分 (33)4.7 电源电路模块 (34)5软件设计 (36)5.1编程语言的选择 (36)5.2子程序模块 (37)5.3 AD转换模块 (39)5.4显示模块 (40)5.5声光报警模块 (41)参考文献 (46)附录........................................................................................................ 错误!未定义书签。
致谢.. (63)基于单片机的室内空气质量检测系统设计设计总说明随着生活质量的提高，人们开始不断改善自己的居住环境，各种室内装饰、装修材料被大量的使用。
而这些材料中有大量的甲醛，直接影响着人们的健康。
甲醛也叫蚁醛，是一种有刺激性气味的易溶的无色气体，是一种潜在的致癌物质。
基于单片机的甲醛检测仪设计.
目录第１章绪论 (1)1.1 引言 (1)第２章概述 (1)2.1系统总概述 (1)2.2总体方案设计 (2)2.3硬件设计 (2)2.4软件设计 (2)2.5 硬件结构框图2.1 (2)2.6 软件结构框图2.2 (3)第3章硬件设计 (3)3.1 硬件设计主电路图见附录9.1 (3)3.2 硬件选择 (3)3.2.1 MCU的选择与简介 (3)3.2.2 单片机最小系统的实现 (8)3.2.3 数据采集系统 (12)3.2.4 模数转换的选择与简介 (13)3.2.5 按键选择与简介 (15)3.2.6 外围扩充存储器 (16)3.2.7 时钟芯片选择与简介 (17)3.2.8 上拉电阻 (19)3.2.9 液晶显示器简介。
(19)3.2.10 报警电路 (22)3.2.11 硬件仿真环境介绍 (23)第4章软件设计 (25)4.1编写语言的选择 (25)4.2 编译软件介绍 (25)4.3主程序模块 (31)4.4模数转换 (31)4.5按键模块 (32)4.6时钟模块 (32)4.7液晶显示模块 (33)第5章系统仿真 (34)第6章结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第１章绪论1.1 引言1.1.1甲醛的特性及危害甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。
其37%的水溶液称为福尔马林，医学和科研部门常用于标本的防腐保存。
此溶液沸点为19.5℃故在室温时极易挥发，随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。
在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。
1.1.2甲醛的来源1.室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。
这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，主要用于加强板材的硬度、防虫、防腐。
板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放，是室内空气中甲醛的主要来源。
2.用合成板材制造的家具，厂家为了追求利润使用不合格的板材，再粘贴面材料时使用不合格的胶水，造成家具中甲醛含量超标。
基于单片机的室内环境监测系统设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要目前，随着生活水平的提高，人们对室内居住环境的舒适度要求越来越高，住宅和居室是人们生活的重要物质条件,是人们生活、家庭团聚的场所，但随着装修材料大量使用和生活用品的日益广泛，家居环境隐患重重。
不仅表现在室内温湿度的影响上，也体现在室内有害气体浓度的大小上。
在室内装修之后，甲醛浓度的监测受到人们关注，中国环境保护协会有关数据统计表明，每年因室内环境污染患病或死亡的人数例已引起专家们的注意，室内环境污染已经成为严重影响现代人类健康的杀手之一。
在市场也有对室内环境的监测仪器，主要针对的是有害气体检测，功能单一，而且价格较贵，根据市场调查非常需要家用室内温湿度和室内有害气体的综合检测系统。
把传感器技术应用与单片机控制技术相结合，实现了对环境温湿度、可燃气浓度和甲醛浓度的采集和读取。
利用LED数码管显示技术完成了环境温度、湿度及显示电路的设计。
外接了蜂鸣器报警模块，在超过设定燃气浓度上限时自动报警。
关键词：单片机，温湿度监测，室内环境系统。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTNow,with the improvement of living standards,People on the indoor comfort of the living environment have become increasingly demanding,Housing and living room is an important material conditions of life,people,family reunion sites,but with the extensive use of decoration materials and daily necessities of an increasingly wide range of home environment breaches.Not only in indoor temperature and humidity,but also reflected the concentration of harmful gases in the room size.In the interior,the formaldehyde concentration monitoring of people's attention，China Environmental Protection Association,the statistics show that，Each year due to illness or death of indoor environmental pollution has caused the proportion of the attention of the experts,Indoor pollution has become a serious impact on the killer of one of the modern humanhealth.Market but also on the indoor environment monitoring instruments,mainly for the hazardous gas detection,single function,and higher prices,according to market research is needed household indoor temperature and technology humidity and indoor harmful gas integrated detection system.The sensor and MCU control technology,to achieve the environmental temperature and humidity,gas concentration and the concentration of formaldehyde in the collection and reading.The use of LED display technology to complete the environmental temperature,humidity and display circuit design.Add a buzzer alarm modules,gas concentrations in excess of the limit set alarm.Light-emitting diode for temperature and humidity and gas concentration limit alarm.KEY WORDS：Single-chip microcomputer,monitoring of temperature and humidity, indoor environment.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章绪论 (1)1.1 设计背景及意义 (1)1.2 室内环境监测系统现状 (2)1.3 设计目的及内容 (3)第2章系统设计方案 (4)2.1 设计要求 (4)2.1.1 硬件设计要求 (4)2.1.2 功能要求 (5)第3章硬件电路选型 (6)3.1 CPU模块 (6)3.1.1 芯片管脚连接 (6)3.1.2 芯片管脚说明 (6)3.1.3 晶振和复位电路 (11)3.2 气体传感器与模数转换模块 (12)3.2.1 气敏传感器的特点和使用 (12)3.2.2 气敏传感器的连接 (14)3.3 温度湿度传感器模块设计 (14)3.3.1 SHT11温湿度简介 (15)3.3.2 SHT11的引脚功能 (16)3.3.3 SHT11的内部结构和工作原理 (16)3.3.4 SHT11应用与连接电路 (17)3.3.5 温度和湿度值的计算 (18)3.4 LCD显示模块设计 (19)3.4.1 LCD特点 (19)3.4.2 LCD的管脚 (21)3.4.3 LCD的连接电路 (21)3.5 按键电路块 (22)3.6 报警电路模块设计 (23)第4章软件设计 (24)4.1 软件系统设计 (24)4.2 主程序设计 (25)4.3 LCD1602显示模块程序设计 (26)4.4 SHT11温湿度测量模块程序设计 (27)4.5 系统程序设计 (27)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (30)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章绪论1.1 设计背景及意义随着人们生活水平的提高，人们对居住环境的要求越来越高，家居环境中尤为受到人们关注的是有害气体的污染、温湿度控制等。
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基于单片机的室内甲醛测试系统的设计
作者：张倩刘宝静
来源：《科技资讯》2011年第19期
摘要:本文是利用单片机来实现的室内甲醛浓度的测试,设计的总体思路是接收信号-信号转换-数据采集-存储-显示。
首先是利用甲醛传感器将气体转换为电信号。
当空气被其内部的采样系统吸收后,产生一个与甲醛浓度成正比的电流,此电流经过甲醛模块的信号调理,经电流电压转换器RCV420转换成0～5V的电压,该电压经过模数转换器5G14433进行数据采集,将模拟信号转换成数字信号,然后与8051单片机相连,将转换后的结果存储在单片机中,显示器上直接显示测试结果,即甲醛浓度。
本设计基本实现了单片机控制电路,传感器输出范围要明确以及手动复位等知识点要求,总体设计具有测量精度高、功能全、使用方便等特点。
关键词:单片机甲醛传感器模数转换器电流电压转换器
中图分类号:TP277 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0135-01
近年来,住宅内部装潢材料中含有的有害化学成分常常引发眼睛和喉咙疼痛,皮炎等一系列健康问题,人们习惯称之为“装潢病”,在导致“装潢病”的诸多物质中,甲醛可算是罪魁祸首。
甲醛也叫蚁醛,是一种无色具有强烈刺激性气味的气体,易溶于水,也是一种潜在的致癌物质,这种物质常被用作树脂,高分子合成材料的原料,但它是“不安分”的,很容易摆脱束缚,从这些材料中“逃逸”出来,对人体健康造成很大的伤害。
在建筑装潢领域广泛使用的黏合剂中,可以频频发现甲醛的“踪迹”,这就难怪新建的住宅或是刚刚装修的房屋中甲醛含量常常超标。
单片机具有通用性强、体积小、价格低、稳定可靠等优点,在智能产品、测控系泛的应用统等领域得到了广泛应用。
用单片机设计的甲醛浓度的测试系统,可在实地直接显示甲醛浓度值,及时报警,方便实用。
1 课题研究的方案和设计
1.1 硬件方案
硬件设计时,考虑甲醛浓度是由传感器把非电量转换为电量,传感器输出的是4mA～20mA 的电流值且电流值稳定,外部干扰小等,可以直接把传感器输出的电流经过电流电压转换器
RCV420,根据转换原理可将其转换为0～5V稳定电压值,经过信号的预处理过程后,将输出的模拟电压送入模数转换器5G14433采集数据,将转换后数据送入单片机进行处理。
此外还需接入数码管显示电路、报警电路、复位电路等。
设计主要是由测量电路、单片机AT89C51、显示电路和报警电路组成。
其中测量电路包括甲醛传感器采样信号、电流电压转换电路、模数转换电路。
将数据采集的结果存储到单片机中,通过单片机的控制电路,分别实现其功能:显示电路显
示测量的结果,即浓度值。
在软件编程时设定标准值,当测量值超过设定的标准值时,单片机控制报警电路报警。
1.1.1 电流电压转换电路
由甲醛传感器输出的4mA～20mA,稳定电流,须经过预处理才能进行A/D转换,所以需要经过电流电压转换器RCV420将其转换为0～5V模拟电压,二个REF COM引脚分别接地,REF IN、REF OUT和REF FB三个引脚相连,CT端接地,RCV OUT、RCV FB相连作为转换后模拟电压的输出端。
1.1.2 模数转换电路
将电流电压转换器输出的0～5V模拟电压,输入到模数转换芯片5G14433的电压输入端进行A/D转换,5G14433内部由模拟电路和数字电路两部分组成,主要包括:时钟发生电路、模拟电路、计数器、锁存器、多路选择开关、超量程判别电路以及极性电路组成。
时钟脉冲输入输出端接入一个300K的电阻,构成RC振荡器。
4、5、6引脚接入电阻和电容,7、8引脚接入失调电压补偿电容,这5个引脚组成积分比较电路,实现自动校零。
VREF引脚接入MC1403精密电源作为参考电源。
1.1.3 显示电路
显示电路采取4位数码管显示,分别显示模数转换后的4个十进制数,显示顺序为从左到右,P0口作为段码输出,经同向驱动器7407分别与4个数码管的a～dp端相连,单片机的P2口低四位作为位码控制,通过反相驱动器7545分别与数码管的公共端相连,其中驱动电路的作用为为数码管显示提供较大的驱动电流。
1.1.4 报警电路
P2.4口接一个报警电路。
P2.4口为高电平时输出一脉冲方波,方波经放大滤波后,驱动扬声器发声,发出的声音为单频率的声音。
当P2.4口为低电平时,扬声器不发声报警。
1.1.5 复位电路
单片机AT89C51的RST端接入手动按键电平复位电路,它主要是通过按键时使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的。
系统复位以后,报警声停止,27H单元与28H单元中的内容清0,A 与DPTR中的内容为零,P0～P3口为FFH。
1.2 软件方案
软件方案主要包括模数转换、存储、显示、报警等子程序。
系统上电后经初始化,允许CPU开中断。
首先由传感器输出的电流经电流电压转换器转换为0～5V电压,再送入模数转换
器进行模数转换,一次转换结束,向单片机产生一个外部中断,单片机执行中断服务程序,将转换后的千位百位,十位和个位分别存储在27H和28H单元。
为了便于报警程序的编写,将4个4位BCD分别存储在30H～33H单元,调用显示子程序显示浓度值,当超过规定值时,调用报警子程序报警。
2 调试分析
调试分析包括硬件调试分析和软件调试分析及软、硬件联调。
由于硬件调试分析和软件调试分析是独立进行的,所以可以先调硬件再调软件。
在调试中找出错误、缺陷,判断各种故障,并做出软硬件的修改,直至没有错误。
2.1 硬件调试
用Protel 99 SE软件来连接电路图并进行电气规则检查,在元器件库里选取元器件电流电压转换器RCV420,精密电源MC1403,4位数码管。
在原理图的编辑页面,将单片机8051芯片编辑成AT89C51引脚图,将具有24个引脚的芯片编辑成模数转换器芯片5G14433,将甲醛传感器用一个方框表示,依次连接甲醛传感器与RCV420、5G14433、AT89C51和数码管,同时进行
RCV420、5G14433、AT89C51本身芯片的电路连接,报警电路,复位电路以及驱动电路的连接,电路连接好之后,把电阻电容等用到比较多的小元器件标上名称和序号,保存后进行电气规格检查,保证最后连接无错误。
由于甲醛传感器只用方框代替,无电气特性,所以整个电路连接后只有甲醛与RCV420连接一处有一个错误,其余无错误。
2.2 软件调试
用Keil uUision2仿真软件对编写的程序进行纠错,首先建立一个项目文件,然后添加.asm文件,将编写的CPU执行一段中断服务程序的过程(初始化程序、A/D转换子程序、存储子程序、显示子程序和报警子程序)写入文件进行编译、改错,直到程序无错误。
3 结语
本课题主要任务是设计一个基于单片机的室内甲醛测试系统。
通过详细设计,实验结果满足设计的基本要求,达到设计的指标。
实现可用软件编程设定标准浓度值,并用数码管显示,而对超过标准值的浓度值进行发声报警。
本设计过程包括了硬件电路设计和软件程序的编写两部分。
硬件电路部分结构简单,使用方便,适合大众化使用。
软件部分采用模块化设计思想,各个子程序的功能相对独立,便于调试和修改。
参考文献
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[3] 王延年.基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统[M]．重庆:重庆出版社,2006,8.
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