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1、1课程设计报告基于光电传感器的室内环境监测装置班 级： 06 电科 1 小组成员： 张泽辉 200630570132 罗凌亮 200630570116 赖文乐 200630570109 李维龙 200630570112 指导老师： 代秋芳 日期： 2009.12.152009.12.26 华南农业大学工程学院i摘 要室 内 环 境 是 关 系 到 每 个 人 身 体 健 康 的 重 要 的 一 部 分 。 据 统 计 ， 城 市 居 民80% 90%的 时 间 是 在 各 种 室 内 环 境 中 度 过 的 ， 生 活 在 城 市 中 一 些 行 动 不 便 的 人 、 老人 、 婴 儿 等
2、则 可 能 有 高 达 95%的 时 间 是 在 室 内 生 活 ， 因 而 室 内 环 境 的 好 坏 对 人 们 的健 康 有 着 至 关 重 要 的 影 响 。近 年 来 室 内 空 气 品 质 之 所 以 逐 渐 受 到 重 视 ， 是 因 为 建 筑 物 本 身 与 外 界 的 相 对 封闭 性 ， 使 建 筑 物 内 的 某 些 有 害 物 质 浓 度 比 室 外 高 出 25 100 倍 ， 超 过 人 类 所 能 接 受的 水 平 而 造 成 危 害 。 室 内 环 境 质 量 的 恶 化 可 以 产 生 很 多 后 果 ， 不 仅 对 人 体 健 康 造 成 危害 ， 使 人
3、 们 感 觉 不 适 等 ， 同 时 影 响 工 作 效 率 ， 使 整 个 社 会 经 济 受 到 损 失 。室 内 空 气 中 最 常 见 的 污 染 物 有 甲 醛 、 氨 、 氡 、 苯 系 物 和 TVOC 等 ， 长 期 生 活 在室 内 空 气 污 染 的 环 境 中 ， 不 但 会 引 发 人 体 产 生 头 晕 、 胸 闷 、 发 烧 、 皮 肤 炎 症 、 肺 炎 和肺 气 肿 等 多 种 疾 病 现 象 ， 甚 至 还 能 导 致 癌 症 。随 着 人 们 生 活 水 平 的 提 高 ， 买 私 家 车 的 人 越 来 越 多 ， 人 们 停 留 在 车 内 的 时 间
4、也增 加 了 。 开 车 时 ， 外 界 又 有 扬 尘 、 尾 气 等 污 染 ， 很 多 人 都 喜 欢 常 年 紧 闭 车 窗 吹 空 调 ，开 窗 时 间 少 之 又 少 ， 新 车 的 空 气 污 染 问 题 也 极 需 引 起 重 视 。2007 年 6 月 5 日 世 界 环 境 日 ， 由 中 国 科 协 工 程 学 会 联 合 会 公 布 的 一 项 调 查 显 示 ，在 北 京 大 约 拥 有 的 202 万 辆 机 动 车 和 1.3 万 辆 公 交 车 中 ， 有 近 90%以 上 存 在 着 车 内空 气 甲 醛 或 苯 含 量 超 标 问 题 ， 而 且 大 部 分
5、 车 辆 甲 醛 超 标 都 在 五 六 倍 以 上 ， 其 中 新 车 内的 空 气 质 量 最 差 。 广 州 中 科 环 境 检 测 中 心 在 对 2000 辆 汽 车 车 内 空 气 质 量 进 行 检 测后 ， 同 样 发 现 有 92.5%的 车 辆 存 在 车 内 空 气 质 量 问 题 。 由 此 可 见 ， 汽 车 污 染 问 题 着实 令 人 担 忧 。正 是 由 于 室 内 环 境 污 染 对 人 的 健 康 和 整 个 社 会 经 济 均 会 造 成 如 此 重 大 的 损 失 ，因 此 对 室 内 环 境 质 量 的 改 善 就 成 了 眼 前 一 个 十 分 迫
6、切 的 问 题 。 室 内 环 境 检 测 就 是 运 用 现 代 科 学 技 术 方 法 以 间 断 或 连 续 的 形 式 定 量 地 测 定 环 境 因子 及 其 他 有 害 于 人 体 健 康 的 室 内 环 境 污 染 物 的 浓 度 变 化 ， 观 察 并 分 析 其 环 境 影 响 过 程与 程 度 的 科 学 活 动 。 绿 之 源 室 内 环 境 检 测 治 理 研 究 表 明 :中 国 是 人 口 大 国 ， 通 过 对各 地 方 性 人 口 健 康 调 查 发 现 ， 室 内 环 境 检 测 指 数 较 好 的 环 境 人 口 普 遍 寿 龄 高 于 居 住在 环 境 较
7、 差 的 地 方 的 寿 龄 。 这 是 室 内 环 境 检 测 中 不 可 否 认 的 结 果 。 室 内 环 境 检 测 的目 的 是 为 了 及 时 、 准 确 、 全 面 地 反 映 室 内 环 境 质 量 现 状 及 发 展 趋 势 。I目 录1 方案比较与选择 11.1 方案 1 11.2 方案 2 41.3 方案比较 52 电路仿真与分析 52.1 MQ-2 一氧化碳检测 62.2 测温测湿模块 72.3 串口模块 82.4 单片机最小系统及电源模块 93 电路板制作、焊接、调试 93.1 电路板焊接 93.2 电路板调试 114 对其他扩展功能的讨论 114.1 氧气检测 11
8、4.2 二氧化碳检测 125 课程设计心得 13Abstract15参考文献 1711.方案比较与选择1.1 方案 1：使用 DHT11 温湿传感器DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过
9、程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20 米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。图 1 典型应用电路DHT11 的供电电压为 35.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波。DATA 用于微处理器与 DHT11 之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间 4ms 左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小
10、数部分用于以后扩展，现读出为零。操作流程如下：一次完整的数据传输为 40bit，高位先出。数据格式：8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据+8bit 温度小数数据+8bit 校验和。数据传送正确时校验和数据等于“8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据+8bi 温度整数数据+8bit 温度小数数据”所得结果的末 8 位。2用户 MCU 发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11 发送响应信号，送出 40bit 的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。从模式下，DHT11 接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11 不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式。通讯过程如图 2 所示图2 通讯过程的电平图总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11
