室內環境參數采集系統設計

張 紅 / 閩江學院

室內環境參數采集系統設計

張 紅 / 閩江學院

隨著人們生活水平的提高，對生活環境的監測日益納入到生活中來。本系統以單片機為核心，設計了一個室內環境測量系統，主要對室內環境參數中溫度、濕度，一氧化碳濃度、二氧化碳濃度及光照度進行研究。不但可以精確的采集并顯示，還可以通過鍵盤人為設定人們所期望的上、下限值，當檢測到任何一個參數越限時，則啟動聲光報警，使人們做出相應的調節。

溫濕度；AT89C52單片機；數據處理

引 言

最近幾年來，隨著國民環保意識的顯著提高，人們對自身生活環境質量的優劣越來越重視目前，建筑物室內環境的污染問題日益受到人們的廣泛關注，漂浮在空氣中的微粒、病毒、細菌及其他有害物質無時無刻地損害著人們的身體健康，尤其是對于長期處于室內封閉環境的人更是如此。本文提出了一種以AT89C52單片機為控制核心的測試儀，主要是為了對室內溫度、濕度，以及二氧化碳含量進行有效、可靠地檢測而設計的。該系統具有有檢測精度高、使用簡單、成本較低和工作穩定可靠等特點。

1.總體方案設計

系統總體設計框圖（如圖1），主要有數據采集模塊、測量模塊、處理模塊已經外部模塊組成。

溫度應用電路：本文設計了具有獨立調節功能的測溫電路，具體如圖2所示。

但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應對電路進行調整。調整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調整電位器R1，使或者在室溫（25 C）的條件下通過調節電位器R2，使電壓U02=-2.73V，調整電位器R3，使U0=1.25V。這種調整的方法，可以保證在0℃或25℃附近有較高精度。

圖2 溫度測量電路

2.濕度電路

濕度應用電路：本系統采用的是將HS1101接入555定時器組成的振蕩器電路中，輸出一定頻率的方波信號。這種方法具有結構簡單，使用方便，因此被廣泛使用。具體的應用電路如圖3所示：

圖3 濕度應用電路

二氧化碳數據的采集電路：MG811 型Co2 氣體傳感器應用電路如圖4。

圖4 Co2 氣體傳感器應用電路如圖

工作原理：本傳感器采用固體電解質電池原理，當傳感器置于CO2 氣氛中時，將發生以下電極反應：

負極：2Li + + CO2 + 1/2O2 + 2e - = Li2CO3

正極：2Na+ + 1/2O2 + 2e- = Na2O

總電極反應：Li2CO3 + 2Na + = Na2O + 2Li + + CO2

傳感器敏感電極與參考電極間的電勢差（EMF）符合能斯特方程：

EMF = Ec – (R x T) / (2F) ln (P(CO2))

上式中：P(CO2)—CO2 分壓 Ec—常量、R—氣體常量、T—絕對溫度（K）F—法拉第常量。元件加熱電壓由外電路提供，當其表面溫度足夠高時，元件相當于一個電池，其兩端會輸出一電壓信號，其值與能斯特方程符合得較好。元件測量時放大器的阻抗須在100—1000GΩ之間，其測試電流應控制在1pA 以下。

一氧化碳傳感器電路設計:ME2-CO 電化學式氣敏元件廣泛適合工業特別是民用領域的一氧化碳濃度檢測。具有低功耗、高精度、高靈敏度、線性范圍寬、抗干擾能力強、優異的重復性和穩定性等特點。

顯示電路設計（見圖5）:液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富、超薄輕巧等優點,在袖珍式儀表和低功耗應用系統中得到廣泛的應用。目前字符型液晶顯示模塊已經是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件。這里向大家介紹一款LCD1602液晶顯示模塊它可以顯示兩行，行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜具有很高的性價比。

圖5 顯示電路

3.結論

本課題本課題完成了室內環境參數采集系統的軟硬件的整體設計，并且已經調試通過能夠初步應用。在今后的一段時間里逐步的完善就可以投入使用。

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