毕业设计文档3单片机环境监测终稿

本 科 毕 业 设 计 (论 文)基于单片机的环境参数监测单元设计Design of Environmental Parameter Monitoring Unit Based on Single Chip Microcomputer学 院 ：专 业 班 级 ：学 生 姓 名 ：学 号：指 导 教 师 ：2017 年 6 月毕业设计（论文）中文摘要基于单片机的环境参数监测单元设计摘 要：随着环境气候对我们所处环境的影响越来越大，人们慢慢重视对环境的监测与控制。气候的变化与人类的生存息息相关，所以研发一款能够实时监测环境参数的系统势在必行。室内环境监测行业也一直在进步，由此带动了一些相关元器件产业的发展。本课题的设计以单片机为核心，首先使用温度和湿度传感器、CO2 浓度传感器、光强传感器作为监测器件，其次通过 LCD 显示屏显示监测的参数，使用按键模块调节监测参数的上下限值、使用继电器作为系统的控制单元，最后使用灯光和蜂鸣器作为报警系统。当温度大于上限值时，继电器打开充当空调降温的功能，低于下限值时，低温报警灯会闪烁；当湿度大于上限值时，湿温灯闪烁，低于下限值时，继电器打开充当除湿器的功能；当光照高于上限值时，继电器打开充当调节光照强度的机器；当二氧化碳浓度高于上限时，继电器打开充当开窗通风的功能。通过模拟的控制报警实现对任务书要求参数的监测。关键词：单片机；传感器；监测与控制系统毕业设计（论文）外文摘要Design of Environmental Parameter Monitoring Unit Based on Single Chip MicrocomputerAbstract: With the environmental climate on our environment is growing, people pay more attention to the monitoring and control of the environment. Climate change and human survival are closely related, so the development of a real-time monitoring of environmental parameters of the system is imperative. Indoor environmental monitoring industry has also been progress, which led to a number of related components industry development.The design of this topic to the core of the microcontroller, the first use of temperature and humidity sensors, CO2 concentration sensor, light intensity sensor as a monitoring device, followed by the LCD display shows the monitoring parameters, use the key module to adjust the monitoring parameters of the upper and lower limits, the use of relays As the control unit of the system, and finally use the light and buzzer as the alarm system. When the temperature is greater than the upper limit, the relay open to play the function of air conditioning cooling, lower than the lower limit, the low temperature alarm light will flash; when the humidity is greater than the upper limit, the wet light flashes below the lower limit, the relay is turned on As the function of the dehumidifier; when the light is above the upper limit, the relay opens to act as a machine to adjust the intensity of light; when the carbon dioxide concentration is higher than the upper limit, the relay opens as a window ventilation function. Through the simulation of the control alarm to achieve the task parameters required to monitor.Key words: single chip; sensor; monitoring and control system目 录1 绪论 .11.1 课题的研究背景 .11.2 课题研究的目的及意义 .11.3 国内外研究情况 .21.4 课题研究内容 .32 环境监测的总体方案设计 .42.1 系统的功能要求 .42.2 系统的组成结构 .42.2.1 CO2 浓度器件选择方案 .42.2.2 光照强度器件选择方案 .52.2.3 温湿度传感器件选择方案 .62.2.4 显示器选择方案 .62.3 系统简介 .73 系统的硬件设计 .93.1 控制器电路模块 .93.1.1 AT89C51 芯片介绍 .93.1.2 AT89C51 单片机最小系统 .93.1.3 温湿度监测模块 SHT11.103.1.4 显示模块 LCD1602.103.1.5 报警模块 .113.1.6 按键模块 .123.2 整体电路图 .134 系统的软件设计 .144.1 软件介绍 .144.1.1 PROTEL 99 se.144.1.2 Proteus.154.1.3 Keil uvision4.164.2 程序框图 .174.2.1 主程序框图： .174.2.2 温湿度采集及处理框图： .174.2.3 LCD 显示框图： .184.3 程序解析 .205 仿真与调试 .21结 论 .22致 谢 .23参 考 文 献 .241 绪论1.1 课题的研究背景尽管这几年我国国民经济发展的非常快，人民生活水平也一直走在前进的道路上，但是空气质量却在急剧的下降，环境问题越来越得到人民的重视。由于传统的室内环境参数监测设备存在一些殊如时间误差大、精度较低、体积过大携带不方便、性能功用方面不齐全等缺点1,不能完全适应我国国民的实际要求2。我国的环境参数监测设备的测量精度也比较低，无法将实际的环境监测参数的详细信息监测出来3。我国目前环境监测设备产业发展还处在相对比较落的后地位4，许多的室内环境管理技术也还处在最初级的技术模式阶段，我们履行的规范和所处的环境局势对于监测环境参数产生的一些突发情况以及调控室内环境的进一步操作都不能彼此顺应互补，并且治理本钱也比较高。政府的环境参数监测机构也开始投入有关对室内环境的构成参数以及对其中参数的监测的项目。在这样的前提背景下，本文设计了以单片机为核心的室内环境参数监控电路，它能够实时的采集系统所需的数据，自动分析后将最终数据传输到我们设置的主界面。 1.2 课题研究的目的及意义环境参数监测在我们生活扮演越来越重要的地位。在工业的生产、农业的种植、国防的维护、室内的美化一些行业，环境参数的监测都有着十分普及的运用。但是由于应用的场合不同5、监测的参数差异，所有电路设计也有着相当的差别。在一般的家庭和工作生活中，人们普遍采用这种系统来监测所处的室内生活环境，温度、湿度、CO2 浓度以及光照等都是室内环境检测系统中的重要参数和判断的指标，系统首先对温度和湿度、光照以及 CO2 浓度进行分别的抽样检测和数据剖析6 ，最后通过多方面的研究才采取最合适的措施来进行处理。因为国内外的室内检测器件种类繁多，同时也占有相对较高的使用比例，与之同时发展起来的当代科技还包括单片机以及大规模的集成元件技术等，这也直接导致市场衍生了许多可行实施性相对高、相对稳定可靠的的单片机环境参数监测系统。由于近几年室外环境污染状况日益严重，导致很多人对现有所处的室内生存环境要求越发的重视。为了能时时刻监控大家所处的室内的环境7，保证人们处在一个安全的环境中，本文以单片机为核心，通过不同的参数传感器对室内环境的相关参数进行监测。基于对元件的成本、操作的难度、系统匹配程度等方面考虑，51 单片机是值得选择的控制芯片，在很多温湿度和 CO2 浓度监控系统电路的运用上也非常普遍。用 AT89C51 单片机完成对温湿度实时的主动监控和显示是对其性能良好，并且成本的低廉的肯定。同时，在学习和使用中，AT89C51 单片机单元相对来说也易于驾驭。利用这样的监控单元电路，能够对室内环境的温湿度变更提供报警和控制功能。在室内采用这样的电路设计可以对人们的生存环境进行了全方位的监控，以便达到人们对进一步舒适的环境的要求。1.3 国内外研究情况据政府权威机构统计，每年中国政府解决因室内环境问题直接或间接造成的损失就高达三十多亿美元7。 除此以外，环境相关研究方面的组织考查统计发现全球室内建筑装饰中存在高达 30%的环境污染物 8。这些影响人体生理健康的因素直接或间接的导致了全球性的人口发病率和死亡率的提高。室内环境净化已经被广大群众列入影响人体健康的重点监测防范的参数之一。人们在体会煤烟型和光化学污染之后,正式进入以室内空气污染为代表的第三污染时代9 。采取相关解决方法，给人们开创一个适宜的生存空间要求社会各界人士各方面的努力。政府相干部门也应经过国际认证，评选出有资历能胜任的监测机构，定制一个相对全面的监测市场，提供足够多的材料供人们进行选取；增强科技创造，完善现有的室内环境参数监测系统。严肃对待装修材料筛选工作，提高环境参数监测意识；强化有关的污染管理作业。我国现在还走在飞速发展的路上，人均国民消费水准并不高10。在乡村、山寨等偏远地区燃料焚烧形成数量惊人的污染气体使得农村面临着空气净化问题。在发达的地区，当地政府忙于治理城市工业污染。尤其是最近几年，室内环境问题导致的人口亚健康状态也越来越突出，全世界人民都开始注重这个问题11。工业工厂的发展也使得绿色家居环境建立困难，因而创立一个安康适合人们生存的环境，提高室内装饰，美化生活环境等行业的档次，保障人们的身心健康是我们目前面临的难题。在一些发达国家，外国政府很重视人类生活的环境。人类不可能忽视周围气候的变化，环境的变化也是导致整个气候变化的重要因素。外国的一些社区也会定期的去社区家庭测试室内的空气质量，并绘制成周期性的图表，发现其中的变化，分析变化的原因。这离不开整个国家的宏观调控和整体的文化素质背景。我国在环境保护这方面的防护意识还比较的弱。需要我们多做一些这些相关的宣传，和政府一起合作，专研新的技术，提高大家的思想素质。为营造一个优良的环境夯实基础。1.4 课题研究内容本论文在参考了大量的有关室内环境现状的资料后，针对目前的环境参数监测研究现状，并结合现代环境监测的特点要求，设计了以 51 单片机为主要单元的环境参数监测电路。设计的主要技术指标包括：按键控制监测参数上下限的功能、能对超过界限值的参数进行报警和调控。为了实现本毕设的任务要求，该系统需要以下几个模块单元：温湿度传感器模块、CO2 浓度模块、光照强度模块、按键模块、LCD 显示模块、报警和调整模块等，其基本功能是当温度和湿度超过设定的界限值时，系统的报警灯会打开，调整模块会开始运行，直到温湿度的值处于系统设置的上下限内。光照强度和二氧化碳浓度是独立分开的，但他们的功能实现非常类似。由于在 Proteus 软件仿真元件库内并没有这两个传感器元件，本系统是通过两个滑动变阻器来代替实现的。系统的上下限值都可以通过按键模块来设置。除此以外，系统的报警灯连接一个报警喇叭，但由于报警灯是连接在继电器上面，但是喇叭需要接入低电平才可以工作，所以串联的电阻阻值也需要选择恰当的数值，以免出现喇叭一直在报警的状态，避免出现误导的结果。该项目完成的内容主要包括：（1）硬件设计：监测参数传感器、核心处理器单元、数字显示屏幕、报警和控制电路以及按键模块的设计。（2）软件设计：单片机内部运行程序的编译以及原理图的设计。（3）整体电路设计的调试与剖析：在上述内容都实现预计要求的情况下，最后对系统的整体功能进行测试与检验，分析系统的缺点，采取必要的措施划完成相关功用。2 环境监测的总体方案设计本毕设的主要任务是完成室内环境参数监测单元的设计，实现相关的功能。通过电路仿真的成功运行，能够分别对环境监测单元参数的监测与控制，能够通过按键对电路进行控制和调整。基本能实现论文的任务要求。2.1 系统的功能要求研发本系统主要为了实现以下三种功能：（1）模式切换：系统启动以后，LCD 屏幕一次显示出所有监测的参数，包含温湿度参数、二氧化碳浓度和光强参数。当然温度和湿度是不可以一起切换模式的，所以需要按键模块来切换。二氧化碳浓度和光强需要滑动变阻器来调控改变参数的值。（2）蜂鸣器报警功能：当监测的参数超出我事先设定在界限值时，继电器就回开始工作，起到一个调控参数的作用，之后与之连接的蜂鸣器和 LED 灯也都会运行报警。（3）指示功能：每个监测参数以及调控的参数都使用 LED 与之连接，通过这种方式指示标明，便于查错。2.2 系统的组成结构2.2.1 CO2 浓度器件选择方案与固态异或是液态的半导体电解质传感器不同，半导体气体传感器是运用半导体元件的相关化学特性来监测空气中的特定气体12，并且将检测的气体通过恰当的电信号表现出来，它的优势在于其比较敏感、对监测气体反应速度快、体积小携带方便、使用时间长、高度集成化、智能化、能将监测的信号转换成数字信号。本系统检测使用的二氧化碳传感器共分为电化学二氧化碳传感器和红外二氧化碳传感器两类。总的来说，很难决定哪一种二氧化碳传感器表现的更优秀？不同的种类使用在不同的场合，不同的使用用途决定使用哪一种传感器。首先，从使用成本来看，电化学传感器的价格比较亲民，当然我们也不拒绝精度以及呼应时间都很优秀的红外二氧化碳传感器。但是虽然红外二氧化碳传感器的总体参数相对不错，但是它的部分型号存在较高的技术难度，因而使得这种设备的单价比较昂贵。虽然测量精度是权衡一个设备规范的重要指标，因此在市场上筛选二氧化碳传感器的时候测量精度也是第一个要放进来做参考的参数，并且市场上的红外二氧化碳传感器的测量水平基本能满足系统的要求。只不过因为时代的不断发展和科技的大步向前进，目前这种设备的部分型号尽管精度不错但是仍然还存在着较大的误差。综合以上特点，本系统选择MS4100 型号传感器，该型号传感器在众多传感器中价格比较适中，性能也比较稳定，适合我们这些做毕业设计。图 2-1 MS4100 二氧化碳传感器模块2.2.2 光照强度器件选择方案光电传感器以光电效应为基础，利用内部算法转换将光信号装换成电信号的传感器，核心工作单元是光敏元件。光敏元件在近几年由于应用于多个领域，衍生了很多不同的种类，发展的也非常快。市场出售许多跟光强有关的器件元件。光照强度是环境监测的一个重要参数之一，本文选用 TSL2561 作为光强传感器。TSL2561 传感器不同于其他简单的传感器， TSL2561 可以测量红外和可见光，对大多数可见光谱有反应，更近似于人眼的反应。TSL2561 能够直接进行 I2C 通信，内部还集成了两个数模转换器。图 2-2 TSL2561 光强数字传感器模块2.2.3 温湿度传感器件选择方案温度传感器和湿度传感器作为两个独立的个体被集成在一起是的温度和湿度不会因为独立分开感应温度而造成不必要的损耗影响监测的准确度，这更强化了传感器的稳定性。也使得传感器的精确性进一步提高。除此之外 sht11 芯片还嵌入了 14 位数模转换器，并且通过数字信号传输，因此抗干扰能力也比较强高。该芯片在温度和湿度监测领域运用比较普遍。图 2-3 温湿度传感器 sht112.2.4 显示器选择方案LCD1602 是一种液晶显示器件，它需要背光才能看到。数码管确可以主动发光，外界越暗越清楚。液晶屏能够同时显示数字和字母，控制比较简单，成本也比较低。相较于数码管而言，它可以显示所有的 ASCII 符号，电路也比较清晰易懂。数码管 1 个字符对应 1 个数码管，液晶屏可以显示 32 个字符，如果数码管想要实现 32 字符的话需要 32 个数码管，电路就会比较复杂。所以综合考虑，选择 LCD1602 作为本论文的显示元件。图 2-4 显示屏 LCD16022.3 系统简介本系统以单片机作为电路基础，主要功能是实现对室内温湿度、光强和二氧化碳浓度的环境参数的监测与控制。当监测的参数在正常的界限时，系统可以正常的工作，当监测的参数超出设定的界限时，系统的红色报警灯和报警蜂鸣器就会工作。与此同时，系统里充当控制功能的继电器就会运作，充当加热加湿、调光和通风的功能来调控系统。由于蜂鸣器是接在继电器上的，所以高低位电平需要搞清楚。我设置的参数中，使用了一个非门来转换高电平使得蜂鸣器工作，但是串联的电阻很大。这也是系统的一个要点。本电路主要包括了单片机控制模块，A/D0832 模块，传感器模块SHT11、MS4100、TSL2561 ，以及调控模块，LCD1602 参数显示，按键模块，灯光蜂鸣器报警模块。其他的模块还包括单片机上的晶振和时钟电路。温湿度传感器光照强度传感器二氧化碳浓度传感器A/D转换AT89C51调光系统显示系统加热加湿系统通风系统报警系统图 2-5 系统总体框图3 系统的硬件设计根据系统需要多个独立的传感元件，将本环境参数监测系统的硬件部分划分为以下几个模块：相关参数控制模块，空气温湿度参数监测模块，光强检测模块、二氧化碳浓度检测模块，参数显示模块，机器报警模块，按键模块。3.1 控制器电路模块 3.1.1 AT89C51 芯片介绍本方案设计的生态监控系统的控制传感元件模块以 AT89C51 为核心，它是整个硬件内容的核心。AT89C51 单片机是一个使用功耗少、使用起来方便快捷的 8 位微处理器，具备 4Kb 的 ISP 和可重复擦写 1000 次的可编程 Flash 只读代码存储器。AT89C51 单片机采用其母公司最广泛有效的技术制作而成，可以匹配同批次的系统以及硬件引脚。因此，AT89C51 单片机被普遍应用在各行各业。3.1.2 AT89C51 单片机最小系统单片机的运作的频率、上电模式的基本结构是构成单片机最小系统的前提。单片机内部还集成了晶振电路和复位电路。图 3-1 单片机最小系统3.1.3 温湿度监测模块 SHT11SHT11 温湿度传感器一种能够同时测量温度和湿度的传感器，它内部自带模数转换器，能直接输出温度和相对湿度的数字信号，因此它连接简单，使用方便，在测量温湿度方面得到广泛运用13。SHT11 芯片内部还集成了信号放大电路和 I2C 总线口，因此功能强大，能够完全吧温度和湿度校准后输出，整体测量精度较高，在常温（20）时，温度的精度为 0. 5，默认的分辨率为14 位，通过可靠的 CRC 来校验传输的数据，工作电压为 2. 45. 5V。SHT11 引脚功能如下：脚 1（GND）：接地；脚 2（DATA）与脚 3（SCK）：接单片机的串行输入输出接口，脚 2 为数据线，进行数据的传输，脚 3 为串行时钟的输入接口；脚 4（VDD）：接电源。如图 3.1.3 所示，将 SHT11 的脚 2 与脚 3 分别与单片机的 P3.1 和 3.0 连接，脚 2 接 10K 的上拉电阻来检测生态系统中空气的温湿度。图 3-2 SHT11 数字式温湿传感器电路连接图3.1.4 显示模块 LCD1602LCD1602 是一种点阵液晶显示模组。工作电压为+5V 士 10%，可以显示10 个(/ 行)X8 共 120 个(16X16 点阵) 的中文字符，共 13 条操作指令。显示电路的模块是由 LCD12864 液晶显示组成的，用来显示时间和测量的温度等数值。显示的汉字 84 行 1616 点阵。图形显示也可实现。同时具备低电压低功耗的优点。该模块的显示电路和其他同类型的显示电路比较起来，显示的程序和硬件的电路都是很简单的，不仅如此，价格也比同阵型的液晶显示要低。图 3-3 显示及其连接电路3.1.5 报警模块报警系统构成整个电路的重要部分，该报警单元由一个 LED 灯、一个非门、一个串联电阻和一个 PNP 三极管构成。当监测的参数超出设定的上限或者下限时，系统的灯光报警启动，蜂鸣器开启。由于蜂鸣器在低电平的情况下才工作，所以需要确定接入的端口输出的电平是低电平还是高电平。一开始发现无论假设接入的是哪种电平报警都不工作，于是接入一个串联电阻，确定了输出的是高电平，于是又串联了一个非门将电频信号由高转为低，调节串联电阻阻值，知道电路能正常的工作。图 3-4 灯光和蜂鸣器报警3.1.6 按键模块通过资料的查询和老师的指导，本系统单元设计了 5 个按键作为调节系统参数的按钮。第 1 个按键是界面的复位界面，也就是主界面的功能按键，第 2个按键和第 3 个按键就是调节参数的按钮，分别是减和加功能按键，第 4 个按键是湿度的选项按键，第 5 个则是温度的选项按键，当选择的是湿度模式时，上下限的调节则由温度模式的按键充当切换上下限的功能；当选择的是温度模式时，调节则由湿度模式的按键充当。图 3-5 按键模块图3.2 整体电路图整个电路由按任务说明将需要用到的元件连接到核心单元上，电路图的完成也预示着下一步要进行软件部分的设计工作。图 3-6 整体电路4 系统的软件设计完成本次设计系统一共使用了 3 种软件，分别是用于绘制原理图的 PROTEL 99 se,用来编译程序的 Keil uvision4 以及实现系统仿真的 proteus 软件，下面分别对此三个软件进行介绍。4.1 软件介绍4.1.1 PROTEL 99 sePROTEL 软件是 PORTEL 公司上世纪八十年代推出的电子设计软件，在电子行业的 CAD 软件中，它理所当然地排在所有 EDA 软件的前列，是电子设计者的第一选择。Protel99 SE 共分 5 个模块，分别是原理图设计、 PCB 设计（包含信号完整性分析） 、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD 设计。图 4-1 系统电路图4.1.2 ProteusProteus 软件是英国 Lab Center Electronics 公司推出的电子设计工具，它不仅具备其它电子设计绘图软件的仿真功能，还能仿真核心单元及周边器件，是目前比较好的实现仿真核心器件功能的工具。从原理图的设计、代码的编写调试到核心单元与外围电路的融合，直接加载 PCB 设计功能，实现了从理论到实际的完整流程14 。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430等，2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。它功能强大，是单片机从业人员必须掌握的一种软件。图 4-2 系统仿真图4.1.3 Keil uvision4目前使用 Keil uVision4 的产品有 Keil MDK-ARM， Keil C51，Keil C166 和Keil C251，本设计中用到的是 Keil C51。它是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能实现、整体结构、系统的读写和维护上有明显的优势，因而方便流行。Keil C51 软件软件本身就集成了大量库函数以及集成开发调试工具，全窗口界面；另外重要的一点，我们可以通过软件编译后生成的目标代码，实现对软件任务要求的理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。图 4-3 软件编译图4.2 程序框图4.2.1 主程序框图系统仿真开始后，首先核心单元单片机通电后初始化后，之后外接的显示屏初始化显示最初的数字，然后外接的传感器开始工作采集系统需要监测参数的具体信息并通过算法转换成数字信号显示在显示屏上，当监测的某个参数超出设定的范围时，报警系统启动，灯亮以及蜂鸣器响。继电器作为调节系统开始工作，调节参数至正常的范围。机器回归正常状态，但一直处于工作状态。单片机开机初始化LCD1602 初始化SHT11 运行，温度采集与测量LCD 显示温湿度 二氧化碳浓度、光强报警、继电器理监测参数超限等待NY开始4-4 主程序流程图4.2.2 温湿度采集及处理框图温湿度传感器在系统启动后，开始检测室内的温湿度情况。它时时刻刻都在工作，通过自己的算法将监测到的化学信号通过内部的转化公式转换成电信号传送到核心单元。 SHT11 初始化启动 SHT11等待主机发送指令测量温湿度温湿度计算温湿度调控在界限内复位开始4-5 温湿度采集流程图4.2.3 LCD 显示框图 打开整个仿真电路，LCD 初始化后刷新信息。LCD 共显示四条信息，分别是本仿真监测的四个参数：左侧上方的 T 代表的是当前环境的实时温度；左侧下方的 H 代表的是当前环境的湿度百分比；右侧上方的 Y 代表的是当前环境的二氧化碳浓度；右侧下方的 G 代表的是当前环境的光强。图 4-7 LCD 仿真显示图LCD 初始化按键设置参数返回主界面开始结束4-8 液晶显示流程图4.3 程序解析主函数的功能主要体现在对温湿度传感器传输的信号直接输送到 LCD 屏上，当温湿度超出系统本身设定的界限值时就会报警，并随之调控使得数值回归到正常的范围值内。由于温湿度传感器内部集成了转换器，所以并不需要外接一个数字模拟转换器。但是还有两个监测参数光照强度和二氧化碳浓度均需要数模转换能将监测的值显示在 LCD 屏幕上，这也是程序设计的一个难点。按键程序也设计的比较特色，本系统的按键一共分为 5 个按键，分别是复位键，加减键，以及温湿度选择键和温湿度切换键15。切换键是和温湿度选择键集成在一起，当选择设置温度时，湿度键就变成了一个切换键，切换调节温度的上限或者下限。图 4-9 模数转换程序5 仿真与调试 作为一名电子信息工程专业的学生，任何一个电子设计图完成之后，第一件事要做的就是系统的调试和仿真，这也是整个设计的重中之重。调试工作是一个漫长的过程，在简单结构上通过一次次的论证检测不断添加新的东西，系统调试的成功与否决定了设计的成功还是失败。调试过程也是我们发现新问题的时候，所有的仿真任务都不是一蹴而就的，通过调试也可以让我们重新完善整个系统，解决这些问题。当我们完成硬件的调试之后，在结合软件进行综合调试。在硬件调试的过程可以发现软件的错误。反之，在软件调试过程中也能发现硬件的不足。他们是互补的组成整个电路设计。要想设计的系统能满足我们的要求，就必须分别发现并解决软硬件的错误，然后再将修改后的软硬件相结合进行调试。软件调试主要着重与程序的编写和编译，其中可能夹着语法的错误。本设计主要在 keil uVision4 软件中进行调试，用 proteus 软件进行仿真。仿真电路如下所示：图 5-1 整体设计图结 论环境问题越来越得到人们的重视，对环境的监测也从整个地球的气候变化到我们生活的各个方面。一个智能化的监测系统可以极大的减少人力物力成本，提高监测的工作效率。在本次的毕设中，我设计的环境监测单元设计是以电子技术和传感器技术为基础，结合了计算机控制技术和单片机控制技术。整个监测系统以 51 单片机作为核心单元，采用继电器作为主要控制方式。通过各类传感器来监测室内环境的各项参数单元。本系统可以对室内环境监测的参数单元进行实时的监测、报警和调控。此次完成的设计一共包含了硬件和软件两个部分。硬件的核心部分是AT89C51 芯片，这是我们学习单片机的最先接触的芯片，同时也能够实现该设计的基本功能，是本次毕设的最佳选择。温湿度参数采集使用的是 sht11 元件，它的内部自带了 A/D 转换的电路，无需经过数模的相互转换就能直接输出温度和湿度的数字信号。不仅简化了整体的电路，减少了时间的花费以及节省了金钱的成本，也让本设计系统变得更简洁明了，同时它占据的空间也不大。二氧化碳浓度传感器使用的是 MS410，不同于其他的二氧化碳传感器，它对监测参数的变化非常敏感，携带方便，监测精度高。光照强度传感器使用的是TSL2561，具有高速、低功耗、宽量程和可编程灵活配置等特点。总而言之，这个系统是经过长时间的优化得到的结果，所以使用起来也非常的方便。AT89C51 的最小单片机系统具有很高的稳定性，电路也是非常的简单，设计也很便捷，显示结果是由 LCD1602 为核心组成的显示电路来显示。报警电路利用LCD 发光报警。为了实现智能化的设计，本设计是由不同的模块结合起来，简单明了，整个系统由复位电路、时钟电路、继电器控制电路、报警电路、温湿度采集电路、显示电路基本组成16。对于每个大学生来说，毕业设计都是至关重要的一关，是对我们整个大学生涯的一次测试和考验。考验我们综合学习的能力和将理论应用到实际的本领。在经三个月的毕业设计过程中，通过艰辛的工作，提高和巩固大学所学习的知识。然而因为时间的有限和个人水平的限制，所以本设计仍然存在许多不足之处，也还有许多需要提高和优化的地方。不论是从精度方面还是软硬件的设计方面都可以得到进一步的改善。在学习本设计的过程，我对于光照传感器以及二氧化碳浓度传感器和单片机连接的数模转换都有了进一步的认识，对他们的原理功能有了初步的掌握。重新认识了单片机，通过这么长时间的集中的学习，感觉收获很多。 致 谢这几个月几乎每天都在写毕业设计，在做毕设的这段时间里，感觉每一天都异常的煎熬，实在是感觉大学学习的东西真的不够用，知道自己平时专业技术的基本功如此的不扎实，了解了除了课堂之外还有很多的拓展需要我们自己摸索学习。做毕设的第一阶段就是了解毕业课题的要求，论文的初始阶段需要我们借阅大量的书籍，了解毕设过程中可能用到的知识。首先我的首要任务是完成原理图的绘画和仿真图的设计。这个方面的资料多亏了师哥师姐的帮助，我能够在一定的基础上进行适量的添加、完善。仿真是我毕设过程中遇到的第一个难点，我设计的环境监测系统中，温湿度传感器在元件库中有现成的，选择也比较单一，只有 sht11 这个元件，但是二氧化碳浓度和光照强度在元件库并没有传感器元件，所以我在这个问题上困扰了很久。于是在和李威震老师的交流下，老师给我的建议是使用滑动变阻器来代替这两个传感器元件，通过调节电阻来实现光强和二氧化碳浓度的变化，这只是实现了监测的功能。在系统的控制方面，我使用的是继电器来充当调控元件，当系统监测的参数在规定设置的区间内，系统的绿灯亮，当超出界限时，红灯亮。继电器开始工作，比如当温度大于 36 0C 时，继电器就会打开，充当一个降温的作用器件。仿真的设计就是不断的修改和尝试中慢慢变好的，可能这只是一个小小的系统设计，但是当我最后完成仿真以后真的很有成就感。通过完成毕业设计中遇到的问题，不但可以不断的学习和巩固学过的知识，而且学到了许多实践的东西。它一方面验证了我之前所学的知识的扎实性，一方面也是对我自己的一个挑战。从做毕业设计开始，遇到的问题都需要去图书馆借阅资料，翻阅相关的书籍，我感觉我在大学整个学习期间去图书馆次数在做毕设的期间达到了峰值。毕设论文的完成离不开老师和同学们，每当我茫然无措，不知道从何入手的时候给我指引，指点迷津，没有在论文的大方向有太大的错误，大大节约了时间。李老师指导我们要多沟通，多交流。把自己遇到的问题及时的反馈给他，及时的帮我们解决困难，给我方向性的知道和建议。在完成毕业设计期间，老师建议我多和同学交流，共同努力完成大学的最后一个毕业任务。李老师不仅教我做事要认真努力，还传授我很多待人处事的技巧，李老师教会了我知识的同时，还教我要时刻保持一颗谦虚的心态，告诉我不论学习还是工作过程中合作的重要性，老师对我的影响不仅仅是在做毕业设计的过程中，对我以后的工作也树立了榜样力量。在此，我要感谢我的李老师！同时也感谢在毕设期间给我伸出援助之手的老师和同学们。 参 考 文 献1 杨建华,邓豆豆,聂光涛 . 多参数室内环境智能监测系统设计J. 电子产品世界,2014,09:29-32.2 冯轲. 室内环境监测与治理探讨J. 中外企业家,2014,17:204.3 刘栋,吴健敏 ,杨举华,孔凡亭,张清磊,谢秀风,董成仁. 我国室内环境监测行业发展现状及对策研究J. 河南科技,2013,05:154-155.4 胡安. 公共建筑室内环境监测技术研究J. 科技资讯,2012,16:36.5韩力英,杨宜菩 ,王杨,唐红梅,牛新环. 基于单片机的温室大棚智能监控系统设计J. 中国农机化学报,2016,01:65-686 张显辉 ,李长玉. 浅谈室内环境污染问题 J. 环境科学与管理,2008,10:64-66.7 杨丽萍. 室内环境污染分析及防治措施J. 天津科技,2005,04:56-57.8 周婧炜,金延平,赵卓慧 . 公共场所室内环境监督检测现状J. 中国校医,2011,02:160-161.9 韩月梅,沈振兴,曹军骥,霍宗权,刘随心,张婷. 室内外细粒子 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