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1、基于 STC90C51 单片机空气质量检测仪设计摘 要随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以 STC 工公司的一款 8 位超低功耗单片机 STC90C51 为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，VOC 气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用 LCD1602 点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参
2、数超标时及时的报警。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。关 键 词：STC90C51，室内空气品质，LCD 显示，温湿度，VOC 气体目 录前 言 .1第 1 章 本课题的主要研究内容、方法及总体设计 .31.1 课题设计的内容 .31.2 课题设计的方法 .3 1. 3 总体方案的设计第 2 章 空气质量检测仪的硬件设计 .52.1 空气质量检测仪系统简介 .52.1.1 系统硬件结构及原理 .52.2 STC90C51 单片机简介 .52.2.1STC90C51 主要性能参数： .62.2.2 时钟电路模块 .72
3、.2.3 复位电路模块 .72.3 传感器的选用 .82.3.1 气体传感器 .82.3.2 温湿度传感器 .102.4 模数转换电路设计 .162.5 声光报警电路设计 .182.6 液晶显示电路设计 .182.6.1LCD1602 的基本参数及引脚功能 .192.6.2LCD1602 的指令说明及时序 .202.6.31602LCD 的 RAM 地址映射及标准字库表 .232.6.4LCD1602 的一般初始化过程 .242.7 按键电路设计 .252.8 电路 电源设计 .252.9 本章小结 .26第 3 章 空气质量检测仪的软件设计 .273.1 系统软件设计思路 .273.1.1
4、编程语言的选择 .273.1.2 软件功能需求 .273.2 软件模块设计 .283.2.1 主程序模块 .283.2.2AD 转换模块 .303.2.3 液晶显示模块 .303.2.4 声光报警模块 .303.2.5 按键模块 .303.3 本章小结 .31第 4 章 仿真调 试 .324.1 系统硬件调试 .324.1.1 常见的硬件故障 .324.1.2 硬件调试方法 .324.2 系统软件调试 .334.3 本章小结 .34结 论 .351 主要结论 .352 展望 .35参考文献 .37附 录 .39附录一 .39附录二 .40前 言一、课题研究的目的及意义空气质量的好坏反映了空气污
5、染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一。空气质量检测种类包括装修污染、办公室内空气检测、作业场所有害物质检测、食堂油烟检测、锅炉大气及工业窑炉检测及工厂排放工业废气检测。当今，人类正面临“ 煤烟污染 ”、 “光化学烟雾污染”之后，又出现了 “室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现，在室内空气中存在500多种挥发性有机物，其中致癌物质就有20多种，致病病毒200多种。危害较大的主要有：氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手” ，也成为全世界
6、各国共同关注的问题。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。本课题主要研究设计基于量化检测的“空气质量检测仪”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，有利于进行全方位的评价室内空气质量，为人类营造一个健康的室内生存空间。空气质量检测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。二、国内外的研究状况气体传感器测定甲醛成为近年来甲醛检测研究的新热点。早在 1983 年，压电类甲醛传感器就已问世。这种传感器可以不需要对样品进行任何处理就可以
7、测定，但易受水分子的影响而使晶体震动频率发生漂移，故基本无实用性。为适应室内空气甲醛现场快速检测的要求，目前已开发出不少甲醛快速测定仪，这些仪器可直接在现场测定甲醛浓度，操作方便，适用于室内和公共场所空气中甲醛浓度的现场测定，也适用于环境测试舱法测定木质板材中的甲醛释放量。但这些仪器的工作原理、响应性能、适应范围等都不同。在测试甲醛、苯等害气体方面，国外比较出名的有:美国 ESC 公司生产的 Z一 300 甲醛检测仪、英国 PPM 公司生产的 PPM-400 甲醛检测仪; 国内的有:江苏安普电子工程有限公司生产的 400 型甲醛分析仪、北京宾达绿创科技有限公司生产的甲醛测定仪抑一 308 等。这些仪器可实现对有害气体的检测功能，适用于专业检测机构或实验研究机构。准确测定甲醛、苯、氨等有害气体的设备昂贵(如英国 PPM 公司生产的PPM400 甲醛仪约两万多元)，测定时间较长，每隔一段时间就需进行重新标定，需要专业人员进行操作，很难连续测定；目前国内外产品的设计差异主要集中在监测传感器和控制单片机芯片的选用，操作方面国外的产品操作界面方便，功能加完备。第 1 章 本课题的主要研究内容、方法及总体设计1.1 课题设计的内容以单片机为核心，选择合适的传感器，实
