STC89C51單片機控制的空氣指數檢測器的設計

祖鶴松 李姿 沈陽工學院

1 設計背景

在生活中，溫度計大多只能顯示出當時溫度，而空氣指數檢測器既可以顯示當時溫度濕度空氣質量，還可以顯示白天（夜間）的平均溫度，并記錄一天中的最高（最低）溫度。農用方面，空氣指數檢測器安裝大功率日光燈，單片機的內部數據可以通過當前的溫度來增大（減小）日光燈的功率（數值可調）。整個檢測器配有煙霧報警系統跟火光警報系統，可以提前預防火災的發生。

2 模型原理

空氣指數檢測器是以STC89C51單片機為核心，通過內部編程和外設共同協調的一款智能型檢測裝置，外部設備配有溫濕度傳感器模塊、煙霧檢測模塊、火光檢測模塊、光敏模塊、大功率日光燈、LCD1602顯示屏等，其中煙霧檢測模塊與火光檢測模塊協同工作，但火光檢測模塊的優先級高于煙霧檢測模塊，單片機控制大功率日光燈過程中需要外部驅動，其具體硬件電路圖如圖1所示，系統框圖如圖2所示。各部分功能如下：

2.1 溫濕度傳感器模塊

檢測器使用DHT11數字溫濕度傳感器，這是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，造型輕巧，使用方便，具有極高的穩定性與保障性。

2.2 煙霧檢測模塊

空氣指數檢測器配有一個煙霧檢測模塊，該模塊可以抽取空氣，檢測空氣中是否含有起燃性煙霧，外部具有防塵裝置，可以減小誤差，與火光檢測器協同使用。

2.3 火光傳感器

空氣指數檢測器配有一個火光傳感器，該模塊利用起火時產生的煙霧能夠改變光的傳播特性這一基本性質，根據煙粒子對光線的吸收和散射作用來檢測是否起火，與煙霧檢測器協同使用。

2.4 光敏模塊

空氣指數檢測器擁有一個光敏模塊，該模塊作用于檢測室外光線強度，將光線數據傳輸給單片機，單片機會處理光敏模塊傳輸的數據，當達到一定條件時會開啟或調整日光燈的功率。

圖1 空氣指數檢測器仿真電路圖

圖2 空氣指數檢測器系統框圖

3 結論

空氣指數檢測器通電后，溫濕度傳感器會把檢測到的空氣數據發送給STC51單片機，單片機處理接受到的數據并輸出當前溫度、濕度、空氣質量，通過程序中設定的函數運算，求出當天白天（夜間）的平均溫度和溫度峰值（每24時重置）并輸出，輸出的數據會顯示在LCD1602顯示屏上。光敏模塊會檢測當時室外光線情況，單片機則對實時溫濕度數據和當前光線數據進行函數運算，來控制日光燈輸出功率的大小。煙霧模塊和火光傳感器兩者協同工作，當煙霧模塊檢測到起燃性煙霧時會等待一段時間（0.5～3min），若在等待時間內觸發火光傳感器或等待時間后仍檢測到起燃性煙霧，則觸發報警器。若只觸發火光傳感器會立即觸發報警器。