摘 要

人们对室内环境的质量有两方面要求，舒适且安全，前者即温度和湿度，后者即有害气体浓度如甲醛、甲苯等。这两个方面对人员密集且空间有限的幼儿园教室，养老院房间等尤为关键。

鉴于幼儿园内儿童居多且人员密集，较容易因为空气质量的问题而造成人身健康问题，本次课题对幼儿园室内空气质量做无线监测。依据GB/T18883-2002 室内空气质量标准，监测室内的温湿度和甲醛浓度，采用相关传感器采集数据，传入到主控芯片（MCU）中，分析处理后通过LCD1602屏显示实时数据，超标时可报警，最后我们可以手动控制处理好的数据通过GPRS模块以TEXT短信形式发送到家长手机端，以便家长可以了解幼儿园的环境情况。

系统实现时，先proteus电路仿真，接着搭建并测试各模块电路，然后keil程序编译调试，最后系统整体调试和测试，结果表明，系统达到了预期要求。

关键词：单片机 传感器 GPRS

Design of Wireless Monitoring System for Indoor Envoirment

Astract

There are two requirements for indoor environment quality, comfortable and safe, the former is temperature and humidity, the latter is harmful gas concentration such as formaldehyde, toluene and so on. These two aspects are particularly critical for kindergarten classrooms with dense staff and limited space, and nursing home rooms.

In view of the fact that the number of children in kindergartens is large and the number of people is dense, it is easy to cause personal health problems because of the air quality problems. This topic conducts wireless monitoring of the indoor air quality in kindergartens. The monitoring objects are temperature, humidity and formaldehyde concentration. Data are collected by relevant sensors and transmitted to MCU. Real-time data are displayed on LCD1602 screen after analysis and processing. When exceeding the standard, the alarm can be given. Finally, we can manually control the processed data and send it to parents'mobile phone through GPRS module in the form of TEXT short message, so that parents can understand the environment of kindergartens.

According to GB/T18883-2002 indoor air quality standard, this paper collects data for indoor temperature, humidity and formaldehyde concentration, and analyses and processes them. Through multimeter on-off test, Proteus circuit simulation and keil program compilation and debugging, the system achieves the expected functions, which can be displayed in real time through CD1602, over-standard alarm processing, wireless transmission (sending short messages). In the program, the correction and compensation of the collected data are realized to ensure the accuracy.

Key words: single chip ；sensor； GPRS

目 录

摘 要 I

Astract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景、目的及意义 1

1.2 研究现状 2

1.3本文章节安排 4

第二章 系统总体设计 5

2.1 系统硬件的总体设计 5

2.2 系统软件的总体设计 6

第三章 系统硬件电路的设计 7

3.1主控模块的芯片选择和电路设计 7

3.1.1 单片机的选择 7

3.1.2 stc89c52功能引脚简介 7

3.1.3 主控模块的电路设计 9

3.2温湿度传感器模块 10

3.2.1 器件选型 10

3.2.2 dht11传感器工作原理 10

3.2.3 温湿度传感器模块电路设计 11

3.3甲醛浓度传感器模块 12

3.3.1 器件选型 12

3.3.2 ZP01工作原理 12

3.3.3 模块电路设计 13

3.4无线传送模块 14

3.4.1 器件选型 14

3.4.2 GPRS SIM600参数 14

3.4.3 模块电路设计 15

3.5 液晶显示模块 15

3.6 警报模块 17

第四章 软件设计 18

4.1温湿度传感器 18

4.1.1 驱动原理 18

4.1.2 部分驱动代码 20

4.2甲醛浓度传感器 21

4.2.1 驱动原理 21

4.2.2 部分驱动代码 23

4.3无线传送模块 24

4.3.1 驱动原理 24

4.3.2 部分驱动代码 25

4.4 CD1602显示模块 27

4.4.1 驱动原理 27

4.4.2 部分驱动代码 30

第五章 测试过程 32

5.1 测试工具 32

5.2 CD1602测试过程 32

5.3 传感器测试过程 33

5.4 GPRS模块测试过程 36

第六章 总结与展望 38

6.1 总结 38

6.2 展望 39

参考文献 40

致 谢 41

第一章 绪论

1.1 课题背景、目的及意义

当下，空气质量已成为了人们主要关心的环境问题。每年因室内空气质量问题引发疾病的案例不计其数，尤其是在幼儿园，养老院等场所，人员密集且自理能力较差，容易引发如流感，支气管炎等呼吸系统疾病；室内空气污染物的主要来源是建筑及室内装饰材料，如油漆、胶合板、刨花板、泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面等材料散发的有毒气体，主要包括甲醛、苯、甲苯、乙醇、氯仿等^[1]。有研究证明，当空气中的甲醛含量达到 0.1mg/m3 时，人们就会感到身体不适，当达到 30mg/m3，就会导致死亡，长期处于甲醛环境中会增大患骨髓性白血病、淋巴癌等特殊癌症的几率，且儿童是这类癌症的高危人群^[2]。除此之外，舒适度也是人们对于室内环境质量的一个要求，最基本的就是合适的温湿度环境；而这两项指标对于上述提及的两类“弱势群体”则更为关键。

随着人们对于室内空气质量越来越高的要求和标准，近年来，国内外市场上便应运而生了各种各样的空气监测仪器、设备，以及多种用于空气净化的产品，如甲醛浓度检测器、温湿度检测器、PM2.5/PM10检测仪、有害气体TVOC综合检测仪^[3]等，在一定范围和层面上确实起到了良好的监测作用。不过，也存在一些缺陷，首先就是功能性较为单一，大多只能检测一种或两种指标，不能做到对室内空气质量较为全面的监测；第二就是集成化、信息化程度不高，不能及时的将信息反馈给当事人，如独居老人的家属，幼儿园小朋友的监护人等，他们往往期望能够时时感知家人的状况。而本次课题所研究的就是将单独的监测子系统整合到一起，并且借助单片机，无线传送的技术将数据及时发送，提高系统的信息化和集成化程度。

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