基于单片机的环境安全系统的设计16304.docx
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1、 编编号毕业设计计(论文文)题目基于于单片机机的环境境安全 检测系统统的设计计 二级学院院 电电子信息息与自动动化 专 业业 自动化化 班 级 自动动化一班班 学生姓姓名 付小小敏 学号号 100807701001077 指导教教师 郭 燕 评阅教教师 时 间间目 录摘要Absttracct1 绪绪论11.1 本课题题要实现现的目标标及研究究的主要要内容111.1.1 研研究的目目标11.1.2 研研究的主主要内容容及简要要分析112系统总总体设计计22.1系系统设计计原则222.2 系统总总方案的的选定22.2.1 主主控制器器方案的的选型22.3 系统组组成框图图93 系统统的工作作原理1
2、113.1 传感器器的基本本特性113.1.1 传感感器的静静态特性性113.1.2 传传感器的的动态特特性113.2 温度传传感器113.3 湿度传传感器153.3.1 特点153.3.2湿度度的计算算方法1163.4 气体体传感器器MQ-21883.4.1特点点183.4.2结构构、外形形183.5气气体传感感器MQQ-51193.6 单片机机AT889S5522113.7 ADD转换器器TLCC254432444 系统统的硬件件设计和和连接2274.1温温度检测测电路设设计274.2 湿度检检测电路路设计274.3116022液晶与与单片机机的连接接284.4 声光报报警电路路设计294
3、.5 时钟电电路294.6复复位模块块314.7 烟雾、可可燃气体体、有毒毒气体检检测电路路设计325 系统软软件设计计与调试试335.1系系统软件件总体设设计335.2 软件设设计流程程图335.3 系统硬硬件调试试365.3.1硬件件静态的的调试3365.3.2联机机仿真调调试3666 总总结与展展望388致 谢339参考文献献40附录1 环境境安全检检测系统统原理总总图42附录2 环境境安全检检测系统统设计源源程序443摘要环境安全全检测系系统是对对环境中中的温度度、湿度度、烟雾雾、可燃燃气体和和有毒气气体进行行检测的的装置,该该系统能能显示当当前环境境中的温温度和湿湿度值,并并当环境境
4、中的温温度超过过设定限限值和环环境中有有烟雾、有有毒气体体或可燃燃气体出出现时,系系统将进进行声光光报警。本本系统能能使人们们及时的的得知环环境中情情况,并并判断出出环境中中有对人人们的人人身财产产造成威威胁的因因素,提提早做出出预防。本文首先先介绍了了环境安安全检测测系统要要实现的的目标及及研究的的主要内内容,分分析系统统的总体体方案和和系统框框图,对对系统所所需的主主要器件件和传感感器做了了具体详详细的阐阐述,接接着介绍绍了各个个模块硬硬件电路路的设计计,最后后介绍了了系统的的软件设设计和调调试。本文从环环境安全全检测系系统功能能要求出出发,采采用模块块化设计计方法,通通过模块块方案的的论
5、证,使使系统的的设计更更加合理理。本设设计以单单片机(AAT899S522)为核核心,配配合温度度传感器器(DSS18BB20)、湿湿度传感感器(HHS11101)和两个个气体传传感器(MMQ-22和MQQ-5),以以及相关关的外围围电路组组成的检检测系统统,可以以接收所所测环境境的温度度、湿度度、烟雾雾、可燃燃气体和和有毒气气体信号号,检测测人员可可以通过过液晶显显示的数数据,实实时监控控环境的的温度和和湿度情情况。所所有的测测量操作作都可以以通过主主机控制制软件来来实现,温温度传感感器得到到的测量量信号,直直接送到到单片机机进行数数据处理理,经软软件分析析处理后后送显示示装置。而湿度传感器
6、要置于555振荡电路中,将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号,才可直接被计算机所采集。两个气体传感器得到的测量信号要经过AD转换器TLC2543后才能送到单片机进行数据处理。整个检测系统是在程序控制下工作的,本系统在KEIL公司研发的keil Vision4下用C语言编写了所有的程序。在本文最最后,对对本次设设计做了了总结,提出了本次设计的一些不足,并给出了一些改进措施。关键词:环境安安全;单单片机;温度传传感器;湿度传传感器;气体传传感器AbsttracctEnviironnmenntall saafetty ddeteectiion sysstemm iss thhe ddeviic
7、ess whhichh caan ddeteect in theeenvviroonmeent ofttempperaaturre,hhumiiditty,ssmokke, flaammaablee gaas aand toxxicggas, thhe ssysttem cann diispllaythhecuurreenteenviironnmennt oof tthettempperaaturre aand hummidiity valluess, aand wheenthheennvirronmmentttemmperratuure excceedds tthessetllimiitsa
8、and smooke,toxxic gassesoorcoombuustiiblee gaas aare disscovvereed iin tthe envviroonmeent, thhe ssysttem willl bbe ssounnd aand ligght alaarm. Thhisssysttem cann maake peooplee knnow timmelyysittuattionn off thhe eenviironnmenntannd ddeteermiineffacttorss inn thheennvirronmmenttal thaat ccanpposee
9、a thrreatt toopeoopleespperssonaal aand prooperrtyaand to preevennt eearlly.Thiss paaperr fiirstt inntrooducces thee ennvirronmmenttal saffetyy deetecctioon ssysttem to achhievve tthe objjecttivees aand thee maain conntennt oof tthe exaaminnatiion, annalyysiss thhe ssysttem of thee ovveraall proogra
10、am aand sysstemm bllockk diiagrram, ellaboorattes thee syysteem rrequuireemennts forr thhe mmajoor ddeviicess annd ssenssorss sppeciificcallly aand in dettaill, tthenn thhe ddesiign of thee vaarioous moddulees oof hharddwarre ccirccuitt, tthe finnal inttrodduceed tthe sysstemm off sooftwwaree deesig
11、gn aand debbugggingg.Thiss paaperr, ffromm reequiiremmentts oof eenviironnmenntall saafetty ttesttingg syysteem ffuncctioonallityy, aadopptedd appprooachh off moodullar dessignn, ddemoonsttrattionn byy moodulle pproggramm, aand makke tthe dessignn off thhe ssysttem morre rreassonaablee. TThe dessign
12、n off thhe ccoree iss thhe mmicrrocoontrrolller (ATT89SS52) wiith temmperratuure sennsorr (DDS188B200), hummidiity sennsorr (HHS11101), ttwo gass seensoors (MQQ-2 andd MQQ-5) annd rrelaatedd peerippherral cirrcuiits connstiitutted thee deetecctioon ssysttemss. TThatt caan rreceeivee meeasuuredd siig
13、naal oof eenviironnmenntall teempeeratturee, hhumiiditty, smooke, coombuustiiblee gaasess annd ttoxiic ggasees. Insspecctorrs tthrooughh thhe LLCD datta rreall-tiime monnitoorinng ttempperaaturre aand hummidiity of thee ennvirronmmentt. AAll thee meeasuuremmentt opperaatioon aachiieveed bby tthe hos
14、st cconttroll sooftwwaree, tthe meaasurremeent siggnall off thhe ttempperaaturre ssenssor cann diirecctlyy seend to thee miicrooconntroolleer ffor datta pproccesssingg. TThe datta aadoppts anaalyssis andd haandlle bby ssofttwarre, andd thhen sennds to evaacuaatioons dissplaay ddeviice. Buut hhumiidi
15、tty ssenssorss muust be plaacedd inn a 5555 osscilllattor cirrcuiit, traansfformm thhe ccapaacittancce cchanngess innto thee vooltaage-freequeencyy siignaals in ordder to siggnalls ccan be dirrecttly acqquirred by thee miicrooconntroolleer. Twoo gaas ssenssorss meeasuuredd thhe ssignnal thaat mmustt
16、 goo thhrouugh ADD coonveerteer TTLC225433 too seend to thee miicrooconntroolleer ffor datta pproccesssingg. TThe whoole dettecttionn syysteem iis iin pproccesss coontrrol, thhis sysstemm wrrotee alll tthe prooceddurees bby CC laanguuagee unnderr thhe kkeill VVisiion44 whhichh deevellopeed bby KKEIL
17、L coompaany.At ttheeend of thiis aartiiclee, iit mmakees aa suummaary forr thhedeesiggn, proopossed a nnumbber of shoortccomiingssinthhedeesiggnannd ppropposeedsoome impprovvemeentss.Key worrds: Ennvirronmmenttal saffetyy; MMicrrocoontrrolller; Teempeeratturee Seensoor; Hummidiity Sennsorr; GGas Sen
18、nsorrs1绪论环境安全全是关系系到地球球上一切切生物的的生存与与可持续续发展、一一个国家家的稳定定与发展展及世界界和平与与安定的的根本问问题,是是当前环环境科学学与人文文社会科科学研究究的热点点。环境境安全检检测系统统作为现现代重要要的环境境安全设设施,受受到日益益推广与与普及,致致使相关关的生产产厂也如如雨后春春笋般涌涌现,境境外产品品也大量量进入,但但是此类类产品无无法兼容容与互换换,施工工单位如如不能形形成一套套行之有有效的工工法,这这样不仅仅加大工工程投入入,同时时会因为为忽视了了有关要要点使工工程留下下或多或或少的缺缺点、进进而导致致维护工工作量的的增加,甚甚至缩短短了系统统使用
19、寿寿命。因因此对环环境安全全检测系系统的设设计要求求很高。1.1 本课题题要实现现的目标标及研究究的主要要内容1.1.1 研研究的目目标根据课题题要求,本本文研究究的环境境安全检检测系统统主要实实现以下下功能:能够检检测室内内的温湿湿度、烟烟雾浓度度、有毒毒气体、可可燃气体体等参数数,当温温度超过过指标或或者检测测到有有有毒气体体、可燃燃气体和和烟雾时时能够声声光报警警。1.1.2 研研究的主主要内容容及简要要分析本课题研研究的主主要内容容是基于于图1.1的所所示的完完整的系系统主要要模块结结构图,下下面简要要说明各各个模块块的功能能。报警模块数据处理模块数据采集模块块液晶显示模块数据存储模块
20、数据数据图1.11环境安安全检测测系统主主要模块块结构图图数据采集集模块:采集环环境中的的温度、湿湿度、烟烟雾浓度度、有毒毒气体、可可燃气体体等参数数的数据据。数据处理理模块:对采集集到数据据进行分分析处理理,是该该系统的的核心部部分。数据存储储模块:按照规规定的格格式准确确地存储储相应的的数据,需需要达到到相应的的数据安安全的要要求。液晶显示示模块:将采集集来的数数据处理理后按要要求显示示。报警模块块:当采集集来的数数据经处处理和存存储后发发现超出出限定值值时,就就会报警警。2 系系统总体体设计2.1 系统统设计原原则要求单片片机系统统应具有有可靠性性高、操操作维护护方便、性性价比高高等特点
21、点。1、可靠靠性高可靠性性是单片片机系统统应用的的前提,在在系统设设计的每每一个环环节,都都应该将将可靠性性作为首首要的设设计准则则。提高高系统的的可靠性性通常从从以下几几个方面面考虑:使用可可靠性高高的元器器件;设设计电路路板时布布线和接接地要合合理;对对供电电电源采用用抗干扰扰措施;输入输输出通道道抗干扰扰措施;进行软软硬件滤滤波;系系统自诊诊断功能能等。2、 操操作维护护方便在系统的的软硬件件设计时时,应从从操作者者的角度度考虑操操作和维维护方便便,尽量量减少对对操作人人员专用用知识的的要求,以以利于系系统的推推广。因因此在设设计时,要要尽可能能减少人人机交互互接口,多多采用操操作内置置
22、或简化化的方法法。同时时系统应应配有现现场故障障诊断程程序,一一旦发生生故障能能保证有有效地对对故障进进行定位位,以便便进行维维修。2.2 系统总总方案的的选定2.2.1 主主控制器器方案的的选型1、单片片机的选选择单片机是是系统的的控制核核心,所所以单片片机的性性能关系系到整个个系统的的好坏。因因此单片片机的选选择,对对所设计计系统的的实现以以及功能能的扩展展有着很很大的影影响。单单片机种种类很多多,在众众多511系列单单片机中中,较为为常用的的是ATTMELL公司的的AT889C551和AAT899S522单片机机,ATT89CC51片片内4KK,ROOM是FFlassh工艺艺的,使使用专
23、用用的编程程器自己己就可以以随时对对单片机机进行电电擦除和和改写,片片内有1128字字节的RRAM。而而AT889S552含有有在系统统可编程程的Fllashh存储器器,片内内有8KK闪存,RRAM的的容量也也较ATT89CC51大大,为2256字字节。显显然这种种单片机机优点更更多,开开发时间间也大为为缩短。因因此,在在本次设设计中选选用了AATMEEL公司司的ATT89SS52单单片机。2、 温温度传感感器选用用随着温度度传感器器智能化化、集成成化技术术的进步步,数字字式温度度传感器器也得到到了快速速发展,世世界上许许多公司司推出了了新型的的数字温温度传感感器系列列。这些些产品的的出现极极
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