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摘 要

本文是研究一种基于单片机的环境监测系统，该系统适用于家居、办公室等小型空间。本设计系统由单片机、粉尘传感器模块、温湿度传感器模块、报警模块、显示模块等五部分构成。在此设计系统中，单片机是控制核心。粉尘传感器将采集处理过的模拟电压信号传送到单片机中，同时温湿度传感器将采集到的数字信号传送到单片机中，单片机将这些数据处理后输送到显示屏上。当气体浓度超过设定的报警限时，系统会声光报警。同时当时室内PM2.5、温度和湿度的检测值会显示在LCD显示屏上，并通过LED灯的状况显示当时空气质量程度，最终实现对PM2.5浓度实时检测以及超过预警值报警的功能。

本系统该设计成本低、稳定性高、开发周期短。主要可以用于检测家居环境中的粉尘浓度及温湿度，适用于小型室内环境对于空气质量程度的检测。

关键词：家居；单片机；PM2.5；温湿度；报警

Design of Home Environment Monitoring System Based on Single Chip Microcomputer

Abstract

This article is to develop an environmental monitoring systems based on single-chip, and the system is suitable for home, office and other small spaces. The design system consists of five parts, such as a single chip microcomputer, dust sensor module, temperature and humidity sensor module, alarm module, display module and so on. In this design system, the single chip microcomputer is the core of the control system. Dust sensors will collect the processed analog voltage signal which is transmitted to the single chip microcomputer, and the temperature and humidity sensors will be collected to the digital signal which is sent to the single chip microcomputer. Then single chip microcomputer will deal with these data and transfer these to the screen. When the gas concentration exceeds the set alarm limit, then the system will sound and light alarm. At the same time the detected value of the indoor PM2.5, temperature and humidity will be displayed on the LCD display and status through LED lights display the current degree of air quality, and ultimately the real-time detection of PM2.5 concentration exceeds alarm value and alarm function.

The design of this system is low cost, high stability, short development cycle. Mainly it is used to detect the concentration of dust in the home environment and the temperature and humidity. It is suitable for small indoor environment testing for the level of air quality.

Keywords: Household; single chip microcomputer; PM2.5; temperature and humidity; alarm

目 录

摘　　要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 前言 1

1.2 选题背景 1

1.3 国内外粉尘治理办法的主要现状 1

1.4 课题研究内容 2

1.5 本章小结 2

第二章 方案论证 3

2.1 空气质量检测传感器的选择 3

2.1.1气敏传感器 3

2.1.2 粉尘传感器 3

2.1.3 气体传感器 3

2.2 温湿度传感器的选择 4

2.3 显示模块的选择 4

2.4 单片机的选择 4

2.5 本章小结 4

第三章 家居环境监测系统硬件设计 5

3.1 系统工作原理 5

3.2 系统的主要功能 5

3.3 粉尘传感器 5

3.3.1 GP2Y1010AU0F 粉尘浓度传感器工作原理 5

3.3.2 粉尘传感器的引脚连接 7

3.4 DHT11数字温湿度传感器 7

3.5 LCD液晶显示屏 8

3.5.1　1602LCD液晶显示屏管脚功能 8

3.5.2 1602LCD显示屏与单片机管脚的连接 9

3.6 LED报警电路设计 9

3.7 本章小结 10

第四章 家居环境监测系统软件设计 11

4.1 软件开发环境介绍 11

4.2 软件总体设计 11

4.2.1 程序总体结构分析 11

4.2.2　系统软件主框图 11

4.3 主要程序设计 12

4.4 本章小结 13

第五章 软件和硬件调试 15

5.1 软件调试 15

5.1.1 程序编译步骤 15

5.1.2　STC-ISP芯片烧录程序 16

5.2 粉尘传感器测试数据分析 17

5.3 硬件调试 18

5.4 实物演示 18

5.5 本章小结 19

结束语 20

致　　谢 21

参考文献(References) 22

附　　录 23

引 言

1.1 前言

北京因为雾霾问题首次启动了空气重污染红色预警，单双号限行，中小学停课，工地甚至停工^[1]；雾霾再袭山东 3市出现严重霾东营“爆表”；研究证实“空气污染致死”，中国每年或“早死”35万至40万人……近年来一个个耸人听闻的新闻无不在昭示空气问题的严重。雾霾将天空变得灰暗阴沉的主要原因是雾霾的主要成分（二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等）与雾气结合在一起。

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