基于单片机的室内多功能检测系统系统设计Word文档下载推荐.doc
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本设计选用数字化温湿度传感器DTH11对室内温湿度测量,CO和甲烷传感器采用定电位电解式气体传感器所需要的气体进行测量；
用单片机控制模拟开关达到对CO、甲烷及甲醛的交替测量与报警。
关键词:
室内环空气质量;
温湿度;
数字显示;
安全;
报警
MultifunctionalMicrocontroller-basedindoor-detectionsystemdesign
Abstract
Withthedevelopmentofournationaleconomyandimprovementofpeople'
slivingstandard,awarenessofenvironmentalissuesandhealthproblemsincreasingemphasisonindoorairquality（IAQ）conditionshavebeenpaidmoreattentionto.Two-thirdsofpeople'
slifetimeisspentinthelivingroom.Inthispaper,IndoorAirQualityPortableIntelligentMonitorisonthebackgroundoftoxicandharmfulgases,basedonanATMEL8-bitworkingultra-lowpowerMCUAT89S52ascontrolcoreandaRTOScalledRTXtiny51whichcanmaintainthereliabilityandtheinstantaneityofthesystemwillbeusedintothedesign.Thesystemcanrealizereal-timeacquisitionandprocessing,display,alarmandotherfunctionsofindoortemperature,humidity,formaldehyde,benzeneandammonia.Equipmentpoweredbylithiumbatteries,hasagoodportabilityandversatility,andusetheLCD1602dotmatrixLCDscreentodisplaymenu,andhasagoodinteractiveinterface.IndoorAirQualityPortableIntelligentMonitor,smallsize,lowpowerconsumption,simpleoperation,andissuitableforfamilyandcommunityhealthcareinordertoknowreal-timeacquisitionofindoorairquality.ThisdesignusesdigitaltemperatureandhumiditysensorLTM8901tomeasureindoortemperatureandhumidity,aswellasdetectgasconcentrationbyusingconstantpotentialelectrolysisgassensors,andusesmonolithicprocessortocontrolanalogswitchtomeasureCO,CH4andformaldehydealternatelyandgivealarm.
Keywords:
IAQ,temperatureandhumidity,RTOS,digital,safety,alarm
目录
第一章绪论 1
1.1室内多功能检测系统的设计背景 1
1.2室内多功能检测系统的设计意义 2
第二章室内空气品质基本介绍 4
2.1室内空气品质及认识 4
2.1.1室内空气研究的背景 4
2.1.2室内污染物种类及来源分析 5
2.1.3室内空气品质的几点认识 5
2.1.4甲醛的认识 6
2.2室内空气品质的监测方法及IAQ标准 7
2.2.1室内空气品质监测方法 7
2.2.2改善空气品质方法 7
2.3IAQ标准及室内空气主要污染物 8
第三章硬件系统设计 10
3.1总体设计方案 10
3.1.1系统硬件结构及原理 10
3.2传感器的选用 10
3.2.1气体传感器 10
3.2.2气体传感器采样方法选择 12
3.2.3CO、甲烷传感器 12
3.2.3.1MQ系列气体传感器的工作原理 12
3.2.3.2MQ气体传感器的特性 14
3.2.3.3MQ-2传感器模块 17
3.2.4甲醛常识及甲醛传感器接口模块的设计 18
3.2.4.1甲醛传感器接口模块 18
3.2.4.2I/V转换电路的芯片选择 19
3.2.4.3RCV420的相关参数及工作原理 20
3.2.4.4模数转换电路的设计 23
3.2.5温湿传感器 25
3.3AT89S52单片机简介 28
3.4电源电路设计 30
3.5声光报警模块 31
3.6键盘电路 32
第四章软件系统设计 33
4.1软件系统需求框图 33
4.2软件系统的流程图 34
致谢 37
附录 38
附录A各个模块的驱动程序 38
附录B系统在Altiumdesigner中的电路原理图 54
参考文献 55
第一章绪论
1.1室内多功能检测系统的设计背景
关于室内空气质量问题，可以追溯到远古时代，以原始人类将火种引入洞穴，引起洞穴烟尘污染为标志；
采用科学的办法研究及改善室内空气问题的历史至少可以追溯到20世纪上半叶，1939年美国成立了工业卫生协会（AIHA），生产环境对人体健康的影响开始受到社会关注；
20世纪60年代的北欧和北美，一些生活场所，如居室、办公室、会议室、医院、旅馆、图书馆、候车（机、船）厅等室的内空气质量开始受到关注，正是在那个时期提出了室内空气质量（IAQ）的概念；
当时，促使人们关注室内空气质量问题的原因主要有两个：
一是随着环境保护工作的开展和环境科学的发展，人们的环境意识不断加强；
二是空调开始普及，为了节省能源，建筑物密闭程度不断提高，门窗开启时间越来越短；
同时各种化学制品也开始进入人们的室内生活，导致室内化学污染物浓度提高，如此，长期在室内滞留的人群常常感到不适；
正是那时逐渐出现了“病态建筑综合症（SBS）”和“军团病”等新问题和概念；
人们逐渐发现室内空气污染与哮喘和肺癌等疾病的发病率的上升有着比较密切关系，并注意到室内环境质量不一定比室外好，甚至比室外更糟[2]。
随着人们对于室内空气污染问题的不断深化认识，室内环境作为卫生和环境科学的重要组成部分越来越受到重视；
与此同时，一些专门从事室内环境检测、宣传教育、学术研究和学术交流、咨询和评估的机构开始形成；
如美国工业卫生协会（AIHA）专门设立了室内环境质量（IEQ）委员会；
“国际室内空气质量与气候协会（ISIAQ）”、“美国绿色建筑委员会（USGBC）”和“室内空气质量协会（IAQA）”也分别于1992年、1993年和1995年相继创立；
就连北大西洋公约组织（NATO）这样的军事合作组织也在她的科学与环境事务局所属的高级研究中心开展“室内空气质量（IAQ）科学”的研究和教育培训计划，每年都要在缔约国开展室内环境方面的培训工作。
同时，室内空气质量的管理机构也开始在发达国家和地区形成，如美国环保局于1988年在其空气与辐射司下设立室内空气质量（IAQ）程序办公室，1995年又与较早设立的氡分部合并成立了室内环境处，并附设了两个与室内环境相关的国家实验室，在相关部门设立了室内环境的监管、执法机构；
如今，美国的学校里都设有室内环境协调员，管理和督导室内环境质量的监测和控制；
法国政府也于1999年底成立了国家室内空气监测站，并从2001年开始，每年在全国选择1000个监测点，对典型室内场所的氡、铅、霉菌、过敏源、VOCs、人造矿物纤维、杀虫剂及烟草烟雾等10多种有害物质进行检测，并向公众通报检测结果；
我国的香港特别行政区也于1998年在其环境署内设立了室内环境主管部门，并在1999年公布了楼宇的IAQ指南及标准；
在室内环境管理机构的指导下，室内环境立法同时也开始进行，到目前为止，欧美各发达国家，亚洲的日本、韩国和我国香港地区，以及世界卫生组织已建立比较完善的室内环境法规[3]。
随着人们生活水平的提高,全装修住宅的日益扩展,其室内环境质量控制越来越引起社会各界的广泛关注；
同时人们也需要安全、舒适、可靠的家居环境。
现市场也有很多对室内环境的检测仪器,但存在有体积大、价格贵、功能少、操作不方便等原因；
根据市场调查，非常需要一款家居用室内安全、温湿度和室内甲醛的方便实用检测系统。
本文设计的是家用集环境污染（甲醛）、安全（报警功能）、温度和湿度为一体的便携式多功能室内空气质量测试仪。
1.2室内多功能检测系统的设计意义
目前由于建筑材料品质不一、劣质燃料、抽烟、通风不良等原因，室内的空气状况往往不如室外，虽然大量的空调系统被应用到室内空间，但往往为了节能，减少自然通风了而利用回风，使IAQ进一步恶化，同时出现的舒适性空调仅着眼于热舒适，忽视了空气净化，从而给人们的健康带来了一些负面影响[4]。
随着人们对IAQ认识程度的逐渐加深，以及健康保健知识的逐步发展，人们不仅希望知道是什么污染物在作怪，更希望知道污染的浓度水平如何?
这种浓度会对健康造成什么短期和长期危害?
对存在的污染应该如何控制治理?
在这种情况下，设计开发一套空气质量监测仪表是有现实意义的；
目前，对于室内环境监测具仪表已经有很多种，但存在有体积大、价格贵、功能少、操作不方便等原因；
因此，本文基于量化监测，提出“室内便携式智能空气品质监测仪”系统，此系统旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测，从而让人们及时了解自己的生活环境状况并能及时的做出相应的解决方法，利用MCU进行
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