基于单片机的室内环境检测仪控制系统设计

**单片机设计介绍,基于单片机室内环境检测仪控制系统设计

文章目录

  • 一 概要
  • 二、功能设计
  • 设计思路
  • 三、 软件设计
  • 原理图
  • 五、 程序
  • 六、 文章目录
  • 一 概要

      基于单片机室内环境检测仪控制系统设计概要如下:

    一、设计目标

    该系统的主要设计目标是通过单片机作为核心控制器,结合多种传感器,实现对室内环境参数如温度、湿度、空气质量等的实时监测,并根据监测结果自动控制相关设备(如空调、加湿器等),以创造更舒适、更健康的室内环境。同时,系统还应具备用户友好的界面,以便用户方便地查看环境数据和操作设备。

    二、系统组成

    单片机:作为系统的核心控制单元,负责接收传感器数据、处理数据、控制设备以及与用户进行交互。
    传感器模块:包括温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器等,用于实时监测室内环境参数,并将数据发送给单片机。
    控制模块:根据单片机发出的指令,控制空调、加湿器等设备的工作状态,以调节室内环境。
    显示模块:用于显示室内环境参数和设备状态,方便用户查看。
    通信模块:负责将室内环境数据发送到用户的手机或云端服务器,实现远程监控和管理。
    三、工作原理

    传感器模块实时采集室内环境的温度、湿度、空气质量等参数,并将数据发送给单片机。
    单片机接收传感器数据后,进行处理和分析,判断当前室内环境是否满足预设的舒适条件。
    如果室内环境不满足预设条件,单片机将发送指令给控制模块,调节空调、加湿器等设备的工作状态,以改善室内环境。
    显示模块实时显示室内环境参数和设备状态,方便用户查看。
    通信模块将室内环境数据发送到用户的手机或云端服务器,用户可以通过手机App或网页查看室内环境数据,并进行远程操作。
    四、系统特点

    实时监测:通过传感器模块实时采集室内环境参数,确保数据的准确性和实时性。
    智能控制:根据室内环境参数自动调节设备工作状态,实现智能化控制。
    用户友好:提供用户友好的界面和远程监控功能,方便用户查看数据和操作设备。
    扩展性强:系统采用模块化设计,可以根据需要添加更多传感器和控制模块,实现更多功能。
    五、应用场景

    该系统可广泛应用于家庭、办公室、学校、医院等场所,用于实时监测室内环境参数并调节设备工作状态,创造更舒适、更健康的室内环境。同时,该系统也可以作为学习单片机和嵌入式系统开发的实践项目,帮助学生掌握相关知识和技能。

    二、功能设计

    本项目设计是基于51单片机的时钟+温湿度+PM2.5+12864B液晶屏DIY制作的毕业设计,也可以应用于室内环境检测仪。该室内环境检测系统,时间采用专门的DS1302时钟芯片,温湿度采用DHT22模块,比dht11要好。pm2.5采用激光pm2.5检测传感器。51单片机室内环境检测仪成品实物截图:

    说明:

    没有采用简单的模块堆积,除了激光pm2.5检测传感器以外其他均与电路板一化体设计,同时还增加了时间校准界面,预留了串口调试接口。左侧从上到下依次为PM2.5传感器接口、电源指示灯、电源开关。右侧为四个侧边按键,第一个按键为进入时间校准界面和确定界面,第二个按键为向上按键,第三个按键为向下按键,第四个为返回按键,可以调整年月日时分秒和星期。内置一颗CR2032电池,可以保证断电情况下时间不会中断。为了好看,我自己做了一个亚克力板外壳。很多同学问我pcb的问题,该pcb设计是为了方便做手工pcb打洞,过孔做的小了一些,如果要在网上打样,把过孔调到正常大小。

    设计思路

    设计思路
    文献研究法:搜集整理相关单片机系统相关研究资料,认真阅读文献,为研究做准备;

    调查研究法:通过调查、分析、具体试用等方法,发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法;

    比较分析法:比较不同系统的具体原理,以及同一类传感器性能的区别,分析系统的研究现状与发展前景;

    软硬件设计法:通过软硬件设计实现具体硬件实物,最后测试各项功能是否满足要求。

    三、 软件设计

    本系统原理图设计采用Altium Designer19,具体如图。在本科单片机设计中,设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus,由于Altium Designer功能强大,可以设计硬件电路的原理图、PCB图,且界面简单,易操作,上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境,用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术,能够很好的满足本次设计需求。

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    仿真实现
    本设计利用protues8.7软件实现仿真设计,具体如图。

    Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一,通过设计出硬件电路图,及写入驱动程序,就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外,protues还能实现PCB的设计,在仿真中也可以与KEIL实现联调,便于程序的调试,且支持多种平台,使用简单便捷。
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    原理图

    五、 程序

    本设计利用KEIL5软件实现程序设计,具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言,C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然,由于其功能强大,C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中,C语言已经逐步完全取代汇编语言,因为相比于汇编语言,C语言编译与运行、调试十分方便,且可移植性高,可读性好,便于烧录与写入硬件系统,因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计,能够实现快速调试,并生成烧录文件,被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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    六、 文章目录

    目 录

    摘 要 I
    Abstract II
    引 言 1
    1 控制系统设计 2
    1.1 主控系统方案设计 2
    1.2 传感器方案设计 3
    1.3 系统工作原理 5
    2 硬件设计 6
    2.1 主电路 6
    2.1.1 单片机的选择 6
    2.2 驱动电路 8
    2.2.1 比较器的介绍 8
    2.3放大电路 8
    2.4最小系统 11
    3 软件设计 13
    3.1编程语言的选择 13
    4 系统调试 16
    4.1 系统硬件调试 16
    4.2 系统软件调试 16
    结 论 17
    参考文献 18
    附录1 总体原理图设计 20
    附录2 源程序清单 21
    致 谢 25

    作者:QQ2193276455

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