祖鶴松 李姿 沈陽(yáng)工學(xué)院

1 設(shè)計(jì)背景

在生活中，溫度計(jì)大多只能顯示出當(dāng)時(shí)溫度，而空氣指數(shù)檢測(cè)器既可以顯示當(dāng)時(shí)溫度濕度空氣質(zhì)量，還可以顯示白天（夜間）的平均溫度，并記錄一天中的最高（最低）溫度。農(nóng)用方面，空氣指數(shù)檢測(cè)器安裝大功率日光燈，單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)可以通過(guò)當(dāng)前的溫度來(lái)增大（減小）日光燈的功率（數(shù)值可調(diào)）。整個(gè)檢測(cè)器配有煙霧報(bào)警系統(tǒng)跟火光警報(bào)系統(tǒng)，可以提前預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。

2 模型原理

空氣指數(shù)檢測(cè)器是以STC89C51單片機(jī)為核心，通過(guò)內(nèi)部編程和外設(shè)共同協(xié)調(diào)的一款智能型檢測(cè)裝置，外部設(shè)備配有溫濕度傳感器模塊、煙霧檢測(cè)模塊、火光檢測(cè)模塊、光敏模塊、大功率日光燈、LCD1602顯示屏等，其中煙霧檢測(cè)模塊與火光檢測(cè)模塊協(xié)同工作，但火光檢測(cè)模塊的優(yōu)先級(jí)高于煙霧檢測(cè)模塊，單片機(jī)控制大功率日光燈過(guò)程中需要外部驅(qū)動(dòng)，其具體硬件電路圖如圖1所示，系統(tǒng)框圖如圖2所示。各部分功能如下：

2.1 溫濕度傳感器模塊

檢測(cè)器使用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，這是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，造型輕巧，使用方便，具有極高的穩(wěn)定性與保障性。

2.2 煙霧檢測(cè)模塊

空氣指數(shù)檢測(cè)器配有一個(gè)煙霧檢測(cè)模塊，該模塊可以抽取空氣，檢測(cè)空氣中是否含有起燃性煙霧，外部具有防塵裝置，可以減小誤差，與火光檢測(cè)器協(xié)同使用。

2.3 火光傳感器

空氣指數(shù)檢測(cè)器配有一個(gè)火光傳感器，該模塊利用起火時(shí)產(chǎn)生的煙霧能夠改變光的傳播特性這一基本性質(zhì)，根據(jù)煙粒子對(duì)光線的吸收和散射作用來(lái)檢測(cè)是否起火，與煙霧檢測(cè)器協(xié)同使用。

2.4 光敏模塊

空氣指數(shù)檢測(cè)器擁有一個(gè)光敏模塊，該模塊作用于檢測(cè)室外光線強(qiáng)度，將光線數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)處理光敏模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到一定條件時(shí)會(huì)開(kāi)啟或調(diào)整日光燈的功率。

圖1 空氣指數(shù)檢測(cè)器仿真電路圖

圖2 空氣指數(shù)檢測(cè)器系統(tǒng)框圖

3 結(jié)論

空氣指數(shù)檢測(cè)器通電后，溫濕度傳感器會(huì)把檢測(cè)到的空氣數(shù)據(jù)發(fā)送給STC51單片機(jī)，單片機(jī)處理接受到的數(shù)據(jù)并輸出當(dāng)前溫度、濕度、空氣質(zhì)量，通過(guò)程序中設(shè)定的函數(shù)運(yùn)算，求出當(dāng)天白天（夜間）的平均溫度和溫度峰值（每24時(shí)重置）并輸出，輸出的數(shù)據(jù)會(huì)顯示在LCD1602顯示屏上。光敏模塊會(huì)檢測(cè)當(dāng)時(shí)室外光線情況，單片機(jī)則對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)和當(dāng)前光線數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算，來(lái)控制日光燈輸出功率的大小。煙霧模塊和火光傳感器兩者協(xié)同工作，當(dāng)煙霧模塊檢測(cè)到起燃性煙霧時(shí)會(huì)等待一段時(shí)間（0.5～3min），若在等待時(shí)間內(nèi)觸發(fā)火光傳感器或等待時(shí)間后仍檢測(cè)到起燃性煙霧，則觸發(fā)報(bào)警器。若只觸發(fā)火光傳感器會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警器。