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1、毕业设计、毕业论文题 目 基于NRF24L01的室内环境质量监测报警系统设计与实现 学 院 专业班级 指导教师 姓 名 2013年 05月 25日指导教师签字： 年 月 日评阅人签字： 年 月 日摘 要近年来随着科技的飞速发展，单片机应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，但仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本设计是以单片机STC89C52为核心设计的各种模块，组合而成的室内环境质量监测报警系统。主要包括气体浓度检测模块、无线通讯模块、报警模块、
2、显示模块、GSM短信模块、按键模块等。系统检测室内中的气体，当有害气体浓度高于设定值时，发出警报，并通过GSM短信把相应情况发送给管理者。管理者接收到相应信息，及时做出相应调整，并且如室内温度不高于设定值，烟雾浓度高于阀值时，控制系统会自行打开室内中的通风装置，降低室内中有害气体的浓度。该设备关键时刻还可以当电话使用。以能够营造一个良好的室内场所。关键字 单片机；传感器；无线；温湿度；烟雾Title Based NRF24L01 indoor environmental quality monitoring and alarm system design and implementationA
3、bstractIn recent years,with the rapid development of technology,SCM applications are constantly deepening,while driving traditional control testing each passing day.In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system,the microcontroller is often used as a core compon
4、ent,but only SCM knowledge is not enough,should be based on the specific hardware architecture,as well as application-specific software features object combined to be improved.This design is a microcontroller as the core design STC89C52 various modules,a combination of indoor environmental quality m
5、onitoring alarm system.Including gas concentration detection module,wireless communication module,alarm module,display module,GSM SMS module,keypad module.System detects the gas chamber,when the harmful gas concentrations higher than the set value,an alarm,and through the GSM SMS sent to the adminis
6、trator of the corresponding case.Managers receive appropriate information in a timely manner and make the appropriate adjustments,and if the indoor temperature is not higher than the set value,the smoke concentration is higher than the threshold,the control system will not open the interior of venti
7、lation to reduce indoor concentrations of harmful gases.The device can also be a critical moment when the phone is used.In order to be able to create a good indoor places.Keywords SCM; sensor; wireless; temperature and humidity; smog目 录第一章 绪论- 1 -1.1、选题背景和意义- 1 -1.2、研究现状- 3 -1.3、主要介绍的内容- 4 -第二章 需求分析
8、- 5 -2.1、系统需求分析- 5 -2.2、功能需求分析- 5 -2.3、系统结构框图- 6 -第三章 系统硬件方案- 7 -3.1、微控制器选择- 7 -3.2、显示器选择- 8 -3.3、无线传感器选择- 9 -3.4、温湿度传感器选择- 11 -3.5、烟雾传感器选择- 13 -3.6、GSM短信模块选择- 14 -3.7、3.3V电源电路选择- 16 -第四章 系统软件方案- 18 -4.1、编程语言选择- 18 -4.2、开发环境选择- 19 -第五章 系统硬件设计- 21 -5.1、单片机最小系统设计- 21 -5.2、温湿度检测模块设计- 22 -5.3、烟雾浓度检测模块设计
9、- 22 -5.4、主控装置模块设计- 23 -第六章 系统软件设计- 25 -6.1、开发工具介绍及使用方法- 25 -6.1.1、Keil uVision4新建项目与编辑- 25 -6.1.2、Keil uVision4编译与调试运行- 27 -6.1.3、程序烧写- 28 -6.2、软件设计流程图- 28 -6.2.1、温湿度检测模块程序流程图- 29 -6.2.2、烟雾浓度检测模块程序流程图- 30 -6.2.3、主控装置模块程序流程图- 31 -第七章 系统调试与测试- 32 -7.1、系统调试- 32 -7.2、系统测试- 32 -总结- 34 -致谢- 35 -参考文献- 36
10、-附录A 系统原理图- 37 -1、主控装置模块原理图- 37 -2、温湿度检测模块原理图- 38 -3、烟雾浓度检测模块原理图- 39 -4、GSM短信模块原理图- 40 -附录B 实物图片- 41 -附录C 使用说明书- 46 -1、电源- 46 -2、组装- 46 -3、使用方法- 49 -4、注意事项- 50 -第一章 绪论本章主要对设计的选题背景、选题意义、国内外现状进行研究以及论文的内容结构进行介绍。1.1、选题背景和意义随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段单片机技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。单片机技术已成为衡量一个国家科学技术
11、发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类单片机的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。为了提高对单片机的认识和了解，尤其是对气体传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而设计开发此系统。目前高校实验室（室内）是学生动手创新的主要场所，保持实验室内环境的清洁度为学生学习、老师科研都具有重要的意义。由于实验过程中可能会产生一些有毒有害气体，例如甲烷，CO等气体，还可能存在易燃易爆气体。长期处在有毒气体环境中学习会大大损害学生的身心健康，易燃易爆气体会给实验室安全防火带来危险。为了减少或避免这类事故的发生，就必须对温湿度和烟雾进行现
12、场实时检测，采用先进可靠的安全检测系统，严密监测环境烟雾的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保实验室安全、工业安全和家庭生活安全。因此，研究温湿度和烟雾的检测方法与研制温湿度和烟雾报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。我们知道烟雾气体是一种无色、无味、无刺激无法用五官感知的有毒气体，能抑制血液的携氧能力。烟雾的毒性主要是影响氧气的供给与利用，烟雾与血红细胞的亲和力比氧气与红细胞的亲和力大300倍以上，造成人体缺氧。当吸入烟雾气体后，烟雾进入肺部抢先与血红细胞结合，使红细胞丧失运输氧气的能力，造成人体多个器官缺氧，导致组织受损甚至死亡。一般人在意外中毒时无法自我察
13、觉，往往被发现时已进入昏迷状态，酿成重大伤害甚至死亡。因此称之为家庭中的“隐形杀手”，一点也不过分。烟雾的产生：烟雾是由燃料（如汽油、柴油、煤、木炭、煤气、液化气、天然气等）燃烧不充分产生的。家中产生烟雾的主要原因：天然气、煤气、液化气、燃油、煤炭的不完全燃烧；热水器安装不当，废气回流；烟筒、排气管堵塞；密闭空间开着发动机、生火取暖，如在车库开着发动机、冬天紧闭门窗生炉子取暖、新装潢的楼房等等。有些国家对工作场所的烟雾允许体积分数都做了规定。化学实验室、炼钢厂工作人员、消防人员、高速公路收费员、矿坑工作从业人员较可能暴露在高体积分数烟雾环境中；在生活中，堵塞的交通、在密闭房间内抽烟、甚至煤气、
14、瓦斯等不完全燃烧的室内、火灾现场等，均可能使空气中的烟雾体积分数超过允许标准。因此，对生活，工作环境中得温湿度，烟雾，体积分数实施准确而有效地检测与报警是一个与人类生态和工作环境相关的重要问题。烟雾的浓度与健康成年人中毒的可能症状与空气中烟雾的浓度大致的吸入时间：50ppm 健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度200ppm 23小时后，轻微头痛、乏力400ppm 12小时内前额痛；3小时后威胁生命800ppm 45分钟内，眼花、恶心、痉挛；2小时内失去知觉；23小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心；2530分钟内死亡6400ppm 12分钟内疼痛、眼花、恶心；1015分钟死亡12800ppm 13分钟内死亡应该注意的是：上述中得烟雾中毒症状，是对健康成年人而言，对于高危、脆弱人群，其反应不同。因此本设计再预设报警器的上限值时应以200ppm。据生理学家研究，室内温度过高时，会影响人的体温调节功能，由于散热不良而引起体温升高、血管舒张、脉搏加快、心率加速。冬季，如果室内温度经常保持在25以上，人就会神疲力乏、头晕脑涨、思维迟钝、记忆力差。同时，由于室内外温差悬殊，人体难以适应，容易患伤风感冒。如果室内温度过低，则会使人体代谢功能下降，脉搏、呼吸减慢，皮下血管收缩，皮肤过度紧张，呼吸
