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