论文总字数：30852字

摘 要

在全球经济大发展的今天，人们生活水平提高的同时，恶劣的环境问题也受到了广大民众越来越多的关注。室内环境，空气的质量既关系着人们的居家生活质量，而有害气体，粉尘等还时刻影响人们的身体健康。正是因为如此，居家环境的监测是一个必不可少的环节，也得到了越来越多人的重视。

本文针对室内环境的监测设计了一款环境监测仪，在arduino开发平台上完成了对温度，湿度，粉尘浓度，光照度，可燃气体多个参数的监测。在硬件设计中完成了各个传感器的选型和硬件连接。在软件方面中完成了对各个传感器采集电路，显示电路和蓝牙模块与上位机通信等的程序设计。

最后通过对完整的环境监测仪系统的测试，结果表明环境参数的采集准确，数据传输较为稳定，系统运行长期正常，达到了预期的目标。

关键词：环境监测 ; 传感器 ; 单片机

Abstract

With the development of the global economy and the improvement of people's living standard, the harsh environmental problems have attracted more and more attention from the public. Indoor environment and the quality of the air is not only related to the quality of people's home life, but also harmful to the health of people. Because of this, monitoring of home environment is an essential part, and more and more people pay attention to it.

In this paper, an environmental monitoring instrument is designed for indoor environment monitoring. On the Arduino platform, the monitoring of temperature, humidity, dust concentration, light intensity and combustible gas are monitored. In the hardware design, the sensor selection and hardware connection are completed. In the software aspect, we have completed the program design of each sensor acquisition circuit, display circuit and the communication between the lower computer and the host computer by Bluetooth module.

Finally, through the test of the complete environment monitor system, the results show that the collection of environmental parameters is accurate, the data transmission is stable, the system runs well for a long time, and the expected goal is achieved.

KEY WORDS: Environmental monitoring ; Sensor ; Singlechip

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及分析 2

1.3 本文章节安排 3

第二章 环境监测仪总体设计方案 5

2.1 环境参数检测原理 5

2.2 系统功能指标 5

2.3 系统技术指标 6

2.4 系统总体设计方案 6

2.4.1 系统总体硬件设计方案 7

2.4.2 系统软件总体设计方案 8

2.5 本章小结 9

第三章 环境监测仪的硬件设计 10

3.1 环境监测仪的单片机及传感器选型 10

3.1.1 单片机的选型 10

3.1.2 温湿度传感器的选型 10

3.1.3 粉尘传感器的选型 11

3.1.4 光照度传感器的选型 13

3.1.5 可燃气体传感器的选型 13

3.1.6 显示屏模块的选型 14

3.1.7 蜂鸣器模块的选型 15

3.1.8 继电器模块的选型 16

3.1.9 蓝牙模块的选型 16

3.2 环境监测仪的硬件电路设计 17

3.2.1 温湿度检测电路设计 17

3.2.2 粉尘检测电路设计 17

3.2.3 光照度提醒电路设计 18

3.2.4 可燃气体报警电路设计 19

3.2.5 OLED显示电路设计 20

3.2.6 继电器开关电路设计 20

3.2.7 蓝牙模块电路设计 21

3.3 本章小结 22

第四章 环境监测仪的软件设计 23

4.1 软件开发环境 23

4.2 温湿度采集程序设计 23

4.3 粉尘浓度采集程序设计 24

4.4 光照度提醒程序设计 26

4.5 可燃气体报警程序设计 26

4.6 显示屏模块程序设计 27

4.7 蓝牙模块程序设计 29

4.8 本章小结 32

第五章 系统测试 33

第六章 总结与展望 36

6.1 总结 36

6.2 展望 36

致谢 37

参考文献 38

附录A 完整程序 39

绪论

课题研究背景及意义

人们的生活与环境的质量是息息相关的，但由于中国城镇化与工业化的迅猛发展，资源和能源的使用迅速增长，环境受到了巨大的破坏，环境污染愈发严重，对人们的日常工作和生活产生了巨大的影响，对人们的身体健康也造成了危害。我国政府部门也采取了很多的举措对环境的质量及空气污染等状况进行监控。但因为技术和投资等方面的不足，我国环境监控和保护的工作仍有很大的缺陷。随着人们生活水平的持续提高，人们对生活品质的要求越来越高，对于环境问题也越来越重视。传统的环境监测措施已经不能满足人们日常生活的需求，因此一款智能化、多功能、实时化的环境监测仪成为了研究的关键。

环境监测主要有3个方面的内容。第一个方面是环境安全的监测。现在家家户户都装有天然气和煤气，北方也都有暖气供暖，这些虽然给人们的生活带来了很多便利，但是同样的也给我们的居家生活带来了安全隐患，特别是当老人和小孩单独在家时安全问题更应得到重视。我国正处于老龄化社会时期，当家中的大人都去上班的白天，空巢老人独居在家非常容易因为健忘而导致天然气煤气泄漏，或其他原因引起火灾。一款能监测可燃性气体和烟雾的环境监测仪必不可少。

环境监测的第二个方面是环境舒适程度的监测。北方的冬天因为室内开着暖气会导致环境干燥，易造成细菌的传播和身体缺水；相反的在南方因为降水充沛，室内空气会比较潮湿，老年人会得风湿关节疼痛等疾病。长期生活在干燥或是潮湿的空气中都会对我们的身体健康造成影响。而温度的过高过低又会造成中暑和感冒。所以一款能够监测环境中的温湿度的环境监测仪也是不可或缺的。

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