摘 要

随着社会的进步发展，人们不再仅仅追求基本的生活保障，而是越来越重视生活质量。室内环境作为不可忽视的一个方面越来越受到关注，大量的生活用品以及装修材料的普及给我们的生活带来了诸多隐患。因此，设计一个实时室内环境监测系统，以保证我们居住环境的安全显得十分必要。

本文主要设计一个基于单片机的家庭有害气体及温湿度的环境监测系统。技术方案如下：以AT89S52单片机为控制核心，以MQ-2、MQ-138、MQ-7、DHT11为测量元件，以数码管为显示模块，利用无线串口通信模块与上位机一起构成室内环境监测系统。论文完成了各个模块的软硬件设计，包括：传感器数据采集与处理模块、显示输出驱动模块、与上位机无线串口通信模块。最终实现了监测室内环境，实时显示相关数据并将其传送到PC机,进行保存分析的功能。

本系统能够同时监测多种环境因素，而且价格合适，非常适用于家庭环境监测。

关键词：单片机；传感器；家庭环境

Abstract

With the development of society, people do not only pursue the basic life security, but pay more attention to the quality of life. As an important aspect, the indoor environment has been paid more and more attention. The popularity of a large number of daily necessities and decoration materials has brought a lot of hidden dangers to our lives. People are most concerned about the problem of formaldehyde caused by decoration materials, but in fact, the indoor environment not only includes formaldehyde, as well as PM2.5, carbon monoxide, temperature and humidity, and so on. Therefore, it is necessary to design a real-time indoor environment monitoring system to ensure the safety of our living environment.

In this paper, an environmental monitoring system for harmful gases and temperature and humidity based on single chip microcomputer is designed. The technical scheme of the design are as follows: AT89S52 microcontroller to control the core, with MQ-2、MQ-138、MQ-7, DHT11 as the measuring element, digital tube display, and use the wireless serial communication module and host computer communication, constitute the indoor environment monitoring system. The hardware and software design of each module is completed in this paper, including: sensor data acquisition and processing module, display output driver module, and wireless communication module. Finally, it realizes the monitoring of indoor environment, real-time display of relevant data, and transfer it to the PC machine for storage and analysis functions.

The system designed to monitor a variety of environmental factors at the same time, and the price is appropriate, very suitable for monitoring the family environment.

Key Words: single chip microcomputer; sensor; family environment

目 录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2家庭环境监测系统的现状 1

1.3设计目的及内容 2

第2章 系统硬件设计 3

2.1 CPU模块设计 3

2.1.1 CPU芯片选择 3

2.1.2 AT89S52简介 3

2.1.3 AT89S52的最小系统 5

2.2 温湿度监测模块设计 6

2.2.1 温湿度传感器选择 6

2.2.2 DHT11模块设计 7

2.3 气体监测模块设计 7

2.3.1 气体监测传感器选择 7

2.3.2 MQ型传感器设计方案 8

2.4 显示模块设计 9

2.4.1 显示方式的选择 9

2.4.2 LCD1602模块的设计 10

2.5 A/D转换模块设计 11

2.5.1 A/D转换芯片的选择 11

2.5.1 A/D转换芯片的选择 11

2.5 串口通信模块设计 16

2.6 系统硬件电路框架 17

第3章 系统软件设计 18

3.1 编程语言选择 18

3.2 A/D转换模块 18

3.3 DHT11传感器模块 22

3.4 显示模块 26

3.5 主函数模块 29

3.6 串口通信模块 36

第4章 结论 39

参考文献 44

致谢 45

第1章 绪论

• 1. 引言

在这个日新月异的时代，人们越来越注重生活的质量，注重生活健康与否。家是一个人最重要的生活场所，人们的身体健康与否与室内环境的质量有着密不可分的关系。而现在，各式各样的家装材料以及家居用品给我们的健康带来了不可忽视的隐患。例如家装材料散发的甲醛，液化气瓶的泄露，抽烟产生的烟雾等等，这些影响我们健康的环境因素往往是我们无法用肉体来判别和感知的，但它们却真真实实地存在着。因此，把握这些因素并进行妥善调节，从而避免给我们带来身体上的伤害显得尤为重要。

现代人的生活讲究效率，传统的人工检测已经不能适应我们生活的节奏，我们需要的是实时检测并分析，并能做出相应调节的系统。随着单片机的广泛应用和传感器技术的不断发展，这个要求正在不断地实现与完善中。自适应调节的简单系统一般以单片机为核心元件，各个传感器作为检测元件，将检测到的数据传给单片机，再由单片机传给上位机，上位机对数据进行保存并分析 ^[1]。因此其包括的模块主要有：传感器数据采集与处理模块、显示输出驱动模块、与上位机无线串口通信模块。、人们可以应用此系统远程监控家里的环境参数，并做出相应调整，使环境舒适宜人。

• 1. 家庭环境监测系统的现状

较之国外，我国在家庭环境监测方面的研究起步比较晚。目前的研究主要包括两个方面。一是科学全面的空气质量标准有待制定。二是污染源的控制。要制定科学安全的室内空气质量标准需要有科学的实验数据来作为依据。另一方面，消除污染的根本方法是消除污染源，我们清楚地认识到是污染源究竟有哪些，并且要尽量控制建筑材料的污染物含量^[2]。我国目前的监测设备和技术相对于发达国家还有一定的差距，还没有达到智能化的水平，但是我们在思想上是重视的有越来越多的科研人员投入到这方面的研究，主要还是以单片机为核心，将智能检测与报警模块结合起来，服务于人们的生活。