控制程序設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計要想使得室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測儀的各個功能都能夠平穩(wěn)且有效得運行，不僅要通過使用軟件來控制程序進行各項功能的調(diào)試，還需要硬件的技術(shù)支持。在設(shè)計主體程序之前，先要對整個系統(tǒng)的運行流程進行大體框架的構(gòu)建。然后將主程序設(shè)計完成，通過用產(chǎn)生中斷的命令來設(shè)計以及調(diào)用子程序，這樣便能夠完成溫濕度以及PM2.5的數(shù)據(jù)采集和傳輸，還有對于數(shù)據(jù)的實時顯示。整體的主設(shè)計流程圖如圖4-1所示。圖4-1主設(shè)計流程圖4.2DHT11程序流程圖溫濕度傳感電路使用了DHT11元件來對室內(nèi)環(huán)境中的溫濕度進行檢測，該傳感器通過傳遞響應(yīng)信號來觸發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，通過將這些采集到的數(shù)據(jù)傳輸進單片機中，便可以從顯示器上讀取當前室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)。程序流程圖如下圖4-2所示。圖4-2DHT11采集數(shù)據(jù)流程圖4.3顯示模塊流程圖當LCD1602液晶顯示器開始工作時，首先經(jīng)過延時50毫秒，然后對LCD1602液晶顯示器進行初始化，然后通過單片機依次發(fā)送指令和數(shù)據(jù)去控制液晶顯示字符，由于1602液晶顯示器可與單片機接口直接相連，所以不加驅(qū)動電路。具體的流程圖如圖4-3所示。圖4-31602顯示模塊流程圖4.4核心板程序設(shè)置室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測儀的核心元件選取了STC89C52單片機，為了降低設(shè)計的要求以及能夠更加充分的減少電路的在板子上所占用的空間，最后選擇通過核心板來放置主控電路。先在制作好的的核心板上進行相關(guān)的程序?qū)?，然后使用KEIL4軟件來針對不同的功能進行相關(guān)的程序調(diào)試，程序的相關(guān)設(shè)計及說明以圖片和文字的方式進行闡述，開始先運行Keil4軟件，具體的主程序如下圖4-4所示。圖4-4主程序4.5本章小結(jié)本章節(jié)先是對室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測儀的主程序流程圖進行設(shè)計與繪制，然后對DHT11傳感器的程序運行的原理進行詳細的介紹，最后對液晶顯示模塊的程序流程圖展開設(shè)計，完成串口電路的的相關(guān)通信設(shè)置，最后完成檢測程序的設(shè)計。5軟件與硬件調(diào)試5.1原理圖的繪制通過AltiumDesigner軟件將-原理圖制作完成。具體原理圖如圖5-1所示。圖5-1原理圖5.2仿真與調(diào)試1.通過keil軟件將主程序和其他子程序編譯好之后，將keil編譯好的hex文件導(dǎo)入proteus事先畫好芯片中打開，運行該軟件。仿真圖如下圖5-2（a）所示。KI按鍵的作用就是設(shè)定濕度最低值和PM2.5最高值，K2、K3可以對這兩項值進行加減操作。仿真數(shù)據(jù)設(shè)置圖如下圖5-2（b）所示。圖5-2（a）圖5-2（b）2.通過按下第一個和第二個按鍵來加減模擬室內(nèi)的濕度度值，通過按下第三個和第四個按鍵來加減模擬室內(nèi)的溫度值，當模擬的室內(nèi)溫濕度值超過或低于事先設(shè)置好的閾值，LED燈便會發(fā)亮，蜂鳴器便會自動報警。溫濕度報警仿真圖下圖5-2（c）所示。圖5-2（c）3.通過調(diào)節(jié)滑動電位器的大小來模擬室內(nèi)的PM2.5的濃度變化，當PM2.5的濃度超過上限值時，LED會發(fā)亮，蜂鳴器會報警。如PM2.5報警仿真圖如下圖5-2（d）所示。圖5-2（d)5.3實物制作和測試根據(jù)制作完成的原理圖在網(wǎng)上訂購元器件，通過仿真電路的原理圖將采集到的元器件進行組裝與焊接，實物制作完成后。在焊接之前，首先要對元器件進行檢測，以防買到損壞的產(chǎn)品，從而導(dǎo)致實物的制作失敗，在焊接的過程中，要多注意觀察一些有極性區(qū)分的器件的位置擺放的有沒有問題，確認正確無誤后，再開始進行焊接，焊接結(jié)束后便讓洞洞板通過USB轉(zhuǎn)DC插口電路線與計算機相接一起，然后通過燒錄軟件將程序錄入板子中，最終點擊下載按鈕即可下載，具體實物開機操作如下圖5-3（a）所示。圖5-3（a）實物開機操作圖開機正常運行后，準備對PM2.5進行測試，首先將PM2.5報警值設(shè)置為0.013mg/m3，設(shè)定完成后，使用筆芯穿入粉塵傳感器，查看液晶顯示器上德PM2.5濃度的大小，測試結(jié)果如下圖5-3（b）所示。圖5-3（b）PM2.5測試圖從以上的測試結(jié)果不難看出，當傳感器檢測到粉塵時，若超過設(shè)置限制時，則會立刻報警。通過按鍵將報警溫度的上限設(shè)置為25℃，使用吹風(fēng)機槍對DHT11元件進行外部加熱，此時液晶顯示器顯示為28℃，并且此時的蜂鳴器也發(fā)出聲音，具體的操作結(jié)果如下圖5-4（c）所示，從圖中能夠看出，系統(tǒng)能夠第一時間進行溫度報警，并且準確顯示，可以看出溫度測試的結(jié)果達到所要設(shè)計的要求。圖5-3（c）溫度測試圖5.4本章小結(jié)此部分首先通過使用相關(guān)軟件完成原理圖的制作，并且通過仿真軟件進行仿真處理，最后從網(wǎng)上購買元器件在板子進行焊接與相關(guān)的處理，最后實物制作完成后通過USB轉(zhuǎn)DC接口的方式將程序燒錄進板子之中，并給出了具體操作圖。分別測試當前室內(nèi)的pm2.5檢測以及溫濕度檢測功能，從測試結(jié)果可以看出，該設(shè)計能夠滿足對于室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測。總結(jié)針對現(xiàn)在室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測現(xiàn)狀，本次設(shè)計的基于單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測儀的核心元件為STC89C52單片機，該元件性能穩(wěn)定。溫濕度采集電路更是采用了DHT11傳感器，該傳感器不僅功能多而且本身就有AD轉(zhuǎn)換模塊，能夠直接將溫濕度值的數(shù)據(jù)送進單片機中，再通過單片機將數(shù)據(jù)傳輸給LCD1602A液晶屏。在PM2.5采集電路的選擇上，性價比高的夏普光學(xué)灰塵傳感器成了首選，運用它得到PM2.5模擬信號，再AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入單片機，最后，單片機會分析這些數(shù)字信號，并將分析結(jié)果顯示于液晶屏。在對室內(nèi)溫濕度和PM2.5濃度的把控上，通過設(shè)定最高值，當以上兩項數(shù)據(jù)超出設(shè)定值，LED燈會以發(fā)亮的方式進行提示，并且還有蜂鳴器報警提示，最高值的設(shè)定通過按鍵電路完成。此次的設(shè)計可以實時的監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境的溫濕度值和PM2.5的濃度值，并且可以及時的將信息顯示給用戶觀看，這樣用戶便可及時的了解當前的室內(nèi)的溫濕度以及PM2.5參數(shù)，完美的的實現(xiàn)了監(jiān)測及預(yù)警功能，從而避免了用戶的財產(chǎn)和健康受到危害，給人們提供一個健康舒適的生活環(huán)境。此次的設(shè)計還存在許多的不足之處，由于本人設(shè)計的設(shè)計能力有限，所以該設(shè)計只能實現(xiàn)預(yù)測與報警的功能，無法對室內(nèi)的環(huán)境進行調(diào)控。參考文獻李天山.基于單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測儀設(shè)計與實現(xiàn)[J].濱州學(xué)院報,2012,28(03):92-95.沈晉明等.室內(nèi)空氣品質(zhì)的新定義與新風(fēng)直接入室的實驗測試[J].暖通空調(diào),1995(9):18.徐妙婧,祖一康.基于單片機的PM2.5檢測報警系統(tǒng)設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù),2016,12(35):276-277.馬永紅,陳雷,曲家沂.基于單片機的家居環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].電子世界,2019(22)165-166.王君巖.基于單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].硅谷,2014,5(1):29-30.馬斌,劉志輝.基于單片機的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2013.47(3):587-592.馬東基于單片機農(nóng)業(yè)溫室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017,24(6):102-103.仝曉梅.基于單片機的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù),2017,13:171-172.[9]陳小青.室內(nèi)溫度濕度照度測量的實現(xiàn)[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2016,14(6):115.[10]葉鋼.基于SHT11溫濕度測量儀的設(shè)計[J].國外電子測量技術(shù),2011,30(12):66-68.[11]白慧芳,高強,陸輝山.基于單片機的溫濕度測量系統(tǒng)設(shè)計[J].電子制作,2015,8(1):10-11.[12]吳孝慧,鹿業(yè)勃,陳麗娟.單片機應(yīng)用技能與實訓(xùn)[J].北京:清華大學(xué)出版社,2014.[13]張洪潤,張亞凡.單片機原理及應(yīng)用[J].清華大學(xué)出版社,2005,(4).[14]張淑儉.PC機與單片機之間的串行通信[J].電腦知識與技術(shù),2005,4(14):34-36.[15]昝杰.溫度和PM2.5監(jiān)測及遠程報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2015.[16]R.Raya,A.Frizera,R.Ceres,etal.Designandevaluationofafastmodel-basedalgorithmforultrasonicrangemeasurements[J].SensorsandAct