基于單片機的智能環境質量監測系統

海軍湛江航保修理廠 何 震廣東海洋大學寸金學院 黃小容

基于單片機的智能環境質量監測系統

海軍湛江航保修理廠 何 震
廣東海洋大學寸金學院 黃小容

【摘要】環境的質量問題是現代工農業必須考慮的重要因素。溫度，濕度以及光照作為最常見的參數，它們在實驗室、大棚、花圃、糧倉乃至土壤等各個領域，起著至關重要的作用。系統利用單片機控制相應的傳感器，檢測當前環境的溫、濕度以及光線強度，具有檢測精度高、體積小巧、價格低廉，簡單靈活等優點，很好的滿足了對于環境檢測的要求。本文采用STC89C52單片機、DHT11傳感器模塊、1602液晶顯示屏模塊、BH1750光線傳感器模塊以及聲光報警模塊構成簡單的環境檢測系統。

【關鍵詞】DHT11傳感器；1602液晶顯示屏；BH1750傳感器；報警

0 引言

環境質量包含許多的測量參數，其中溫濕度和光照三個最基本的參數對于人類的生產、生活有著密切的關系。對于工業生產，農業生產，倉儲運輸等各類行業起這至關重要的影響。所以對于環境的檢測就非常有必要了。

全球領先的分析儀器制造廠商主要分布在美國、日本、德國、英國等西方工業發達國家。中國的環境監測行業起步時間較晚，我國目前環保監測行業僅相當于發達國家70年代水平，從立法角度看仍只相當于發達國家70年代。中國環境監測行業存在企業規模小，企業管理水平不高，產品模仿程度較高，技術含量低，使用壽命短，市場占有率低，相關法律不夠健全等問題。所以對于環境監測系統的研究具有主要的研究意義。

1 系統總體方案設計

電路總體上分為數據采集部分、數據處理、顯示模塊以及報警模塊部分。以STC89C52單片機最小系統作為核心控制電路，控制DHT11傳感器采集的溫濕度的轉換，控制BH1750傳感器采集的光照度的轉換，控制1602液晶屏的顯示，以及蜂鳴器和LED燈的報警。具體顯示內容及方式由軟件來完成。采集溫濕度方面由DHT11傳感器來完成，采集光照度方面由BH1750傳感器來完成。1602液晶屏是插針式，直接與單片機相連接。具體步驟是：按照原理圖將傳感器、1602液晶顯示屏分別接入單片機。通過DHT11傳感器采集當前的溫濕度值，通過BH1750傳感器采集當前的光照度，再經單片機，將處理后的數據傳送到液晶屏上顯示出來。設置數據的上下限值。實現越限報警。

系統的設計主要是在傳感器的選擇上，主要是針對溫濕度傳感器和光線傳感器進行分析。

（1）溫濕度傳感器選擇

溫濕度傳感器結合了溫度濕度一體的結構，功能和單純的溫度傳感器和濕度傳感器一樣，只不過是把兩者結合在一起而已。是能夠感知環境的溫度和濕度的信息，并將感知到的信息轉換為電信號，根據信號的強弱就能得知被檢測點的溫度和濕度。

DHT11是集溫度探測和濕度探測于一體的數字傳感器。具有測溫和測濕元件，經過

簡單的電路連接入單片機就能檢測當前環境的溫濕度。DHT11功耗很低，5V電源電壓下，工作平均最大電流0.5mA，濕度測量范圍：20-90%RH，溫度測量范圍：0-50℃，濕度分辨率：1%RH 8位，溫度分辨率：1℃ 8位，采樣周期：1S。

（2）光線傳感器的選擇

光線傳感器能夠感知環境的光照強度的信息，并將感知到的信息轉換為電信號，根據信號的強弱就能得知被檢測點的光照強度。

光線傳感器從硬件方面可分為光敏電阻和集成光線傳感器兩類。

BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路。

2 系統硬件設計

系統主要由STC89C52、溫濕度和光照度傳感器模塊、按鍵模塊、LCD液晶顯示模塊及報警模塊組成。其中STC89C52控制整個系統的運行，利用其各個口分別控制其他模塊，從而實現所需要的功能；按鍵模塊主要是輸入所需要檢測的溫濕度以及光照強度的上下限；報警模塊主要指將蜂鳴器接入單片機電路。通過對實時溫度的檢測，并給定所需要的溫度區間，實現越限報警；傳感器模塊用于實驗室實時溫濕度和光照強度的檢測，由于DHT11和BH1750傳感器的數字一體性，集成了模數轉換等模塊，直接接單片機即可，LCD液晶顯示模塊同樣接入單片機，完成對單片機處理后的數據進行顯示。

單片機主程序模塊將DHT11傳感器和采集到的信號進行分析和處理，再將處理后的信號發送給1602液晶顯示模塊。完成信息的接收與發送。并且連接蜂鳴器。控制報警系統。

DHT11傳感器連接到STC89C52單片機。引腳2是連接單片機的數據口（單總線，串行數據）。而傳感器的引腳1和引腳4分別接單片機的VCC和GND端。傳感器的第3腳懸浮放置。DHT11傳感器原件的電路原理圖如圖1所示：

圖1 DHT11電路原理圖

圖2 光照傳感器模塊電路原理圖

BH1750與單片機通過IIC通訊協議來進行通訊，IIC總線是兩線式串行總線。BH1750傳感器連接到STC89C52單片機。引腳2的和引腳3是連接單片機的數據口（雙總線，串行數據）。而傳感器的引腳1和引腳5分別接單片機的VCC和GND端。傳感器的第4腳懸浮放置。BH1750傳感器原件的電路原理圖如圖2所示：

系統采用的是16引腳的LCD，其中D0-D7即圖中引腳7-14接單片機的P0口P0.0-P0.7，VO即圖中引腳3接電位器以調節屏幕對比度，RS即圖中引腳4接單片機P3.4，RW即圖中引腳5接單片機P3.6，E即圖中引腳6接單片機P3.7。

系統需要設置溫度，濕度以及光照強度的上下限，主要由單片機的P1.4，P1.5和P1.6控制按鍵。

3 總結

本系統實現以下功能：通過溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器BH1750對當前環境的溫濕度、光照度進行采集。采集到的數據通過單片機STC89C52進行處理，處理后的數據經單片機I/O接口送入用LCD1602顯示器，顯示出當前環境的實時溫濕度、光照度值，當測量到的溫度濕度值或者光照強度超過設定值時，報警器（蜂鳴器）則會動作報警，且相應的LED燈亮。并且溫濕度及光照度的設定值可由工作人員根據所需用按鍵設定最適宜溫度濕度，調整功能必須實現對溫度、濕度、光照度的上、下限值調整。系統對環境的監測從溫度、濕度和光照度三方面進行數據采集，實時監測環境的變化，對環境保護具有重大的作用，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

［1］夏季強，沈德金.單片機實驗與實踐教程［M］.北京航空航天大學出版社，2001.

［2］樓然苗.51系列單片機設計實例［M］.北京∶北京航空航天大學出版社，2006.

［3］陳堂敏，劉煥平.單片機原理與應用［M］.北京理工大學出版社，2007.

［4］李全利.單片機原理及接口技術［M］.高等教育出版社，2012.

［5］唐治德.數字電子技術基礎［M］.科學出版社，2009.

［6］張毅剛.單片機原理及接口技術［M］.人民郵電出版社，2011.

作者簡介：

何震（1987—），男，廣東湛江人，大學本科，學士，現供職于海軍湛江航保修理廠。

黃小容（1989—），女，廣西玉林人，廣東海洋大學寸金學院碩士研究生。