基于單片機的室內環境監測系統設計

摘 要：目前電子產品越來越貼近生活實際，更加方便人們的生活。本論文對室內環境的溫度、氣體以及光線進行監測，進而顯示在屏幕上。本監測系統能夠采集室內的溫度信息、室內是否有CO等有毒氣體以及室內光線的強弱，因此具有很強的實用性。

關鍵詞：室內環境監測；AT89S52單片機；傳感器

中圖分類號：TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 22-0000-01

一、系統設計方案

（一）室內環境監測系統概述

目前電子產品越來越貼近生活實際，更加方便人們的生活。本論文對室內環境的溫度、氣體以及光線進行監測，進而顯示在屏幕上。本監測系統能夠采集室內的溫度信息、室內是否有CO等有毒氣體以及室內光線的強弱，因此具有很強的實用性。

（二）室內環境監測系統模塊

本論文采用AT89S52單片機作為中心控制芯片，運用了多種傳感器來對室內的環境進行監測。主要的傳感器有： DS18B20、煙霧傳感器Mq2以及光敏傳感器。整個室內環境監測系統能夠測量溫度、有害氣體以及光線的強弱。監測系統傳感器采集出來的數據，經過單片機處理在屏幕上顯示出來。

二、硬件電路設計

（一）電源模塊設計

室內環境監測系統采用了比較傳統的LM7805芯片。LM78/LM79系列的三端穩壓IC，芯片內部具有過熱保護以及過流保護等電路，使得此款芯片很受歡迎。用LM7805，僅需要極少的外圍元件，就可以實現輸出電壓穩定的穩壓電路。電源電路原理圖如圖1所示。

圖1 電源電路原理圖

（二）單片機最小系統

本論文采用的單片機是AT89S52。MSC-51系列的單片機是一款非常實用的8位單片機，單片機AT89S52就是基于此系列的。全球有名的ATMEL公司在購買MSC-51單片機基本構架之后，擴展和改革了這款單片機，加入了flash閃存（數據在掉電時不會丟失）。在接下來的幾年中，全球的芯片制造廠商也基本上都是基于51內核的，同時加入公司特有的技術，生產出了一批高性能、高性價比的單片機。

AT89S52單片機最大支持64K的外部存儲擴展、大小為8K字節的Flash存儲空間，內部集成了256字節的程序運行空間。單片機內部資源豐富，具有32個IO口，能夠滿足大部分低端產品的開發。AT89S52單片機可以在非常寬泛的電壓范圍內進行工作，約為4V至5.5V。

（三）溫度傳感器

本設計所使用的采集溫度的傳感器是DS18B20。它是獨特的單總線結構，即除了電源和地兩個引腳之外，只有一個信號引腳。這根信號引腳與單片機相連，既傳輸數據，又傳輸命令，而且是雙向通信。DS18B20能夠測量很寬的溫度范圍，連接電路也非常簡單，不需要額外添加電路，所以應用十分廣泛。測量的結果會通過串行方式傳遞給單片機，單片機對記過進行分析和處理。

（四）煙霧傳感器

我們所使用的煙霧傳感器是mq2。這個煙霧傳感器能監測某種特殊的氣體，單片機可以根據不同的電壓值來判斷氣體的濃度。

（五）光敏傳感器

光敏傳感器能夠將光信號轉變成電信號，我們能夠通過對電信號的測量，推測出照射在光敏傳感器上的光波的波長。系統根據光敏傳感器測量到的數據，來判斷打開電燈還是關閉電燈。

（六）LCD1602液晶顯示模塊

1602的全名是1602液晶顯示模塊，因為每行能顯示16個字符、能顯示2行而得名。它是一種點陣型的液晶，能夠很好地顯示符號、數字和字母等。主要由許多5*7或者5*11的點陣字符位組成。這些字符位之間有空隙，行與行之間也有空隙，恰好起到了分隔顯示字符的目的。

LCD1602液晶的顯示利用了液晶的物理特性。液晶芯片通過電壓對顯示的區域進行控制，通電時能夠顯示字符，不通電就不顯示字符，這樣就可以通過組合顯示出各種各樣的圖像。引腳定義如表1所示。

表1 LCD1602液晶引腳定義

編號符號引腳說明編號符號引腳說明

1VSS電源地9D2數據

2VDD電源正極10D3數據

3VL液晶顯示偏壓11D4數據

4RS數據/命令選擇12D5數據

5R/W讀/寫選擇13D6數據

6E數據14D7數據

7D0數據15BLA背光源正極

8D1數據16BLK背光源負極

三、系統軟件設計

室內環境監測系統的軟件流程：先初始化各種傳感器和液晶顯示器，然后一直對傳感器進行監測，將信息輸出到LCD1602液晶顯示屏上。

四、總結

本論文對室內環境的溫度、氣體以及光線進行監測，進而顯示在屏幕上。經過驗證，能夠很好地對室內的環境進行監測。本論文主要通過整個硬件電路和軟件設計兩個方面，介紹了本室內環境的監測系統。

參考文獻：

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