基于MCU控制的環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計

胡敏++盧亞平

摘 要：隨著生活節(jié)奏加快的同時，人們對工作和居家環(huán)境的安全、方便、舒適更為關(guān)注。設(shè)計一款環(huán)境檢測系統(tǒng)，它能通過環(huán)境溫濕度檢測、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測、光照度檢測等，來提醒人們注意室內(nèi)外空氣質(zhì)量、溫濕度和光照度，減少外出或采取防護措施。且采用觸摸屏技術(shù)，符合人們的操作習(xí)慣。在設(shè)計方案上，進行了硬件電路的設(shè)計及軟件程序的編寫。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安全可靠。

關(guān)鍵詞：環(huán)境檢測 MCU 傳感器 設(shè)計方案

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0053-02

隨著社會節(jié)奏的加快，人們生活中的方方面面都變的更為緊密。生活節(jié)奏逐漸加快的同時，人們也對傳統(tǒng)的居住提出了更高要求。如今，人們早已不單單要求擁有一個簡潔的物理空間，而更為關(guān)注居家環(huán)境的安全、方便、舒適。因此，設(shè)計一款具有環(huán)境檢測功能的系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對室內(nèi)外環(huán)境的檢測，并通過顯示器件呈現(xiàn)給人們當(dāng)前的室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，使之更加人性化，智能化。系統(tǒng)配有環(huán)境溫濕度檢測、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測和光照度檢測功能，并使用觸摸屏技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵，以提醒人們，特別是敏感人群應(yīng)盡量避免高強度戶外鍛煉，外出時做好防護措施，從而提高人們的居住生活質(zhì)量。整體設(shè)計效果圖如圖1所示。

控制盒里安放MCU控制器，并安裝觸摸屏。室外安裝各類傳感器，以便及時檢測并反映室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)。它主要有以下功能：（1）液晶觸摸和顯示功能：為滿足系統(tǒng)人機交互性能友好，采用TFT液晶顯示和觸摸屏技術(shù)，通過液晶顯示當(dāng)前的空氣質(zhì)量、溫濕度和光照度的數(shù)據(jù)，并用觸摸屏技術(shù)進行界面的操作和控制，實現(xiàn)對周圍環(huán)境和空氣的動態(tài)測量。（2）計時功能：同時采用DS1302外部時鐘電路，它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能，為系統(tǒng)提供一個精確的時間，判斷春夏秋冬四季。（3）環(huán)境檢測功能：加入三種環(huán)境傳感器，對當(dāng)前環(huán)境的空氣質(zhì)量、溫度、潮濕度和光照度進行測量，當(dāng)檢測到室外濕度較大、塵埃較多且空氣質(zhì)量重度污染或陰霾天氣時，提醒人們注意關(guān)閉窗戶，減少外出，若外出要帶好口罩。

1 總體方案設(shè)計

按照項目設(shè)計方案，控制器主要以單片機作為控制核心，同時配有環(huán)境溫濕度檢測、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測等功能。并使用了觸摸屏技術(shù)代替了傳統(tǒng)的按鍵。控制器具有如下幾部分組成。即：單片機主控電路、觸摸屏電路、SD卡讀寫電路、DS1302時鐘電路、溫濕度檢測電路、空氣質(zhì)量檢測電路、室外光照度檢測電路等組成。如圖2所示。

采用STC單片機作為核心，它具有強大的處理能力，選用SSD1289驅(qū)動器驅(qū)動帶觸摸3.2寸TFT彩色液晶顯示器，STC單片機通過并行數(shù)據(jù)口將數(shù)據(jù)寫入到SSD1289圖形顯示數(shù)據(jù)區(qū)即可實現(xiàn)圖像的顯示。該顯示輸出涉及觸摸技術(shù)和SD卡快速存儲技術(shù)。采用SD卡存儲提供更多的存儲空間，豐富顯示圖象，滿足用戶視覺，提高了人機界面友好度，如圖3所示，顯示電路是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵部分，是構(gòu)成人機對話的基本方式。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)由單片機STC12LE5A60S2為控制核心，多傳感器信息融合，組成檢測單元，提高系統(tǒng)描述環(huán)境的能力。根據(jù)獲取的環(huán)境信息，有效、完整、可靠的在顯示屏上顯示出來。使用單片機C語言編程和Keil uVision2編譯器軟件，調(diào)試各模塊的相互協(xié)調(diào)性。編程采用了模塊化設(shè)計思路，即分模塊設(shè)計，有利于程序的調(diào)試和后續(xù)的維護升級。程序設(shè)計思路如圖4所示，系統(tǒng)初始化涉及定時器/中斷初始化、TFT復(fù)位/清屏初始化、SD卡復(fù)位初始化和DS1302初始化。初始化完成后程序?qū)⑦M入大循環(huán)周而復(fù)始的執(zhí)行有關(guān)子程序。

3 結(jié)語

本項目設(shè)計一款具有環(huán)境檢測功能的系統(tǒng)，將空氣質(zhì)量、溫濕度和光照度等環(huán)境參數(shù)融入到設(shè)計理念中，采用柔性化設(shè)計思維，對當(dāng)前環(huán)境實時檢測，用戶通過觸摸顯示屏可以方便的查看各個環(huán)境信息和時間日期，提醒人們及時作好防護措施，提高了系統(tǒng)的人性化。本設(shè)計具有成本低、安裝方便等特點，適合普通家庭、辦公室、會議室等場合。

參考文獻

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