王明霞　楊秀菊　羅劉敏

摘要：為了實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的檢測，本設計以STC89C51單片機為主控芯片，以DHT11溫濕度傳感器和GP2Y1010AU0F粉塵傳感器作為檢測元件設計了環(huán)境檢測系統(tǒng)。當傳感器收集到當前環(huán)境參數(shù)后傳輸?shù)絾纹瑱C進行數(shù)據(jù)處理，隨后用戶可在LCD1602直觀地了解到溫度、濕度和PM2.5信息；同時使用無線通訊模塊HC-05實現(xiàn)檢測系統(tǒng)與手機等設備的數(shù)據(jù)共享及刷新。仿真及實物調(diào)試結(jié)果表明，該設計能夠滿足設計要求，在檢測室內(nèi)環(huán)境參數(shù)時檢測結(jié)果較為準確，具備一定的應用前景和實際使用價值。

關(guān)鍵詞：環(huán)境參數(shù)；單片機；傳感器；無線通訊

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）11-0269-02

1 緒論

愈來愈嚴峻的環(huán)境污染問題不斷降低著人們生活的質(zhì)量，其中罪魁禍首便是霧霾，主要成分PM2.5又被稱為“可入肺顆粒物”，對人們的身體危害最大，也是進行環(huán)境檢測的首要對象，本文介紹了一種不僅可以檢測PM2.5，同時可對溫濕度進行檢測的環(huán)境檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)輕便小巧便于攜帶，可廣泛用于家居等場所。通過了解前人對于環(huán)境檢測系統(tǒng)的研究和設計后發(fā)現(xiàn)，雖然以前的設計可以實現(xiàn)最基本的對環(huán)境參數(shù)信息的檢測，但是本身是個封閉的系統(tǒng)，無法與用戶之間建立聯(lián)系進行通訊。因此，本設計加入藍牙通訊模塊，用戶可以通過手機上的藍牙和檢測系統(tǒng)進行配對[1]。同時，不僅可以由手機安裝的APP（基于Android系統(tǒng)）實時查看當前環(huán)境質(zhì)量，而且可以發(fā)送指令實現(xiàn)二者間的雙向通訊[2]，使檢測系統(tǒng)更加易用方便，大大發(fā)揮了其實用價值。

2硬件電路設計

2.1系統(tǒng)總體設計

本設計系統(tǒng)主控芯片選用STC89C51單片機，輸入模塊選用GP2Y1010AU0F粉塵傳感器和DHT11溫濕度傳感器共同組成。當前環(huán)境的溫濕度和粉塵濃度參數(shù)被傳感器采集后由單片機進行數(shù)據(jù)處理，最終在LCD1602液晶顯示屏顯示。由于藍牙具有的低功耗特性，因此采用藍牙作為通訊模塊實現(xiàn)檢測系統(tǒng)和手機之間的數(shù)據(jù)通訊。檢測系統(tǒng)整體電路框圖如圖1所示。

2.2 輸入電路設計

采用GP2Y1010AU粉塵傳感器在檢測到當前環(huán)境粉塵濃度數(shù)據(jù)后，輸出一個同其濃度成線性關(guān)系的模擬電壓。而單片機只能處理數(shù)字信息，所以需要在設計的時候為其加上A/D轉(zhuǎn)換電路，將采集到的模擬量粉塵濃度信息先由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后再送單片機[3]。

單片機在和DHT11溫濕度傳感器進行硬件電路連接后，由于二者間的連接電路距離達不到20m，為此選擇在VCC與傳感器的第2引腳之間接上一個阻值為10K的電阻。將電源接口溫濕度傳感器的第一個引腳相連接，而第4引腳與單片機的GND端連接，將傳感器的第三引腳進行懸浮放置[4]。

顯示電路LCD1602的液晶顯示屏顯示當前環(huán)境的溫度、濕度、PM2.5參數(shù)。采用HC-05藍牙通訊模塊與單片機的P3.0口和P3.1口串行通訊[5]。

3 系統(tǒng)軟件設計

經(jīng)過初始化后，系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

在進行主程序設計時考慮到程序的簡潔與易讀性，同時在主程序中定義了諸如LCD1602初始化程序和A/D轉(zhuǎn)換程序等一系列子程序，可以高效的實現(xiàn)主程序?qū)ζ涞恼{(diào)用[6]。

4 仿真和調(diào)試

完成了無線室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)的硬件電路設計和系統(tǒng)軟件設計后，按照原理圖使用Proteus軟件對系統(tǒng)進行仿真。仿真結(jié)果如圖3所示：

仿真結(jié)果表明，本設計的檢測系統(tǒng)能夠準確檢測參數(shù)，滿足設計要求。

使用軟件進行系統(tǒng)仿真無誤后，按照原理圖在PCB板上進行硬件焊接，利用Keil C51軟件把所編寫的程序?qū)氲接嬎銠C生成可執(zhí)行文件，通過串口將其燒錄進單片機內(nèi)[7]。上電后實際使用如圖4所示：

參考文獻：

[1] 邵婷婷，任瑞瑞，李平.基于單片機的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].微處理器與可編程控制器，2014（5）：67-68.

[2] 劉巍.基于單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 智能應用，2013，22（26）：48.

[3] 王君巖.基于單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計 [J]. SILICON VALLEY， 2014， 29-30.

[4] 方映.單片機中液晶字符的顯示[J].電腦知識與技術(shù).2004，13（11）：63-65.

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[7] 孫曉倩.基于51單片機的溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)設計研究[J].赤峰學院報：自然科學版，2015，31（12）：24-26.