基于单片机的智能环境质量监测系统

海军湛江航保修理厂 何 震广东海洋大学寸金学院 黄小容

基于单片机的智能环境质量监测系统

海军湛江航保修理厂 何 震
广东海洋大学寸金学院 黄小容

【摘要】环境的质量问题是现代工农业必须考虑的重要因素。温度，湿度以及光照作为最常见的参数，它们在实验室、大棚、花圃、粮仓乃至土壤等各个领域，起着至关重要的作用。系统利用单片机控制相应的传感器，检测当前环境的温、湿度以及光线强度，具有检测精度高、体积小巧、价格低廉，简单灵活等优点，很好的满足了对于环境检测的要求。本文采用STC89C52单片机、DHT11传感器模块、1602液晶显示屏模块、BH1750光线传感器模块以及声光报警模块构成简单的环境检测系统。

【关键词】DHT11传感器；1602液晶显示屏；BH1750传感器；报警

0 引言

环境质量包含许多的测量参数，其中温湿度和光照三个最基本的参数对于人类的生产、生活有着密切的关系。对于工业生产，农业生产，仓储运输等各类行业起这至关重要的影响。所以对于环境的检测就非常有必要了。

全球领先的分析仪器制造厂商主要分布在美国、日本、德国、英国等西方工业发达国家。中国的环境监测行业起步时间较晚，我国目前环保监测行业仅相当于发达国家70年代水平，从立法角度看仍只相当于发达国家70年代。中国环境监测行业存在企业规模小，企业管理水平不高，产品模仿程度较高，技术含量低，使用寿命短，市场占有率低，相关法律不够健全等问题。所以对于环境监测系统的研究具有主要的研究意义。

1 系统总体方案设计

电路总体上分为数据采集部分、数据处理、显示模块以及报警模块部分。以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，控制DHT11传感器采集的温湿度的转换，控制BH1750传感器采集的光照度的转换，控制1602液晶屏的显示，以及蜂鸣器和LED灯的报警。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，采集光照度方面由BH1750传感器来完成。1602液晶屏是插针式，直接与单片机相连接。具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。通过DHT11传感器采集当前的温湿度值，通过BH1750传感器采集当前的光照度，再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。设置数据的上下限值。实现越限报警。

系统的设计主要是在传感器的选择上，主要是针对温湿度传感器和光线传感器进行分析。

（1）温湿度传感器选择

温湿度传感器结合了温度湿度一体的结构，功能和单纯的温度传感器和湿度传感器一样，只不过是把两者结合在一起而已。是能够感知环境的温度和湿度的信息，并将感知到的信息转换为电信号，根据信号的强弱就能得知被检测点的温度和湿度。

DHT11是集温度探测和湿度探测于一体的数字传感器。具有测温和测湿元件，经过

简单的电路连接入单片机就能检测当前环境的温湿度。DHT11功耗很低，5V电源电压下，工作平均最大电流0.5mA，湿度测量范围：20-90%RH，温度测量范围：0-50℃，湿度分辨率：1%RH 8位，温度分辨率：1℃ 8位，采样周期：1S。

（2）光线传感器的选择

光线传感器能够感知环境的光照强度的信息，并将感知到的信息转换为电信号，根据信号的强弱就能得知被检测点的光照强度。

光线传感器从硬件方面可分为光敏电阻和集成光线传感器两类。

BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。

2 系统硬件设计

系统主要由STC89C52、温湿度和光照度传感器模块、按键模块、LCD液晶显示模块及报警模块组成。其中STC89C52控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，从而实现所需要的功能；按键模块主要是输入所需要检测的温湿度以及光照强度的上下限；报警模块主要指将蜂鸣器接入单片机电路。通过对实时温度的检测，并给定所需要的温度区间，实现越限报警；传感器模块用于实验室实时温湿度和光照强度的检测，由于DHT11和BH1750传感器的数字一体性，集成了模数转换等模块，直接接单片机即可，LCD液晶显示模块同样接入单片机，完成对单片机处理后的数据进行显示。

单片机主程序模块将DHT11传感器和采集到的信号进行分析和处理，再将处理后的信号发送给1602液晶显示模块。完成信息的接收与发送。并且连接蜂鸣器。控制报警系统。

DHT11传感器连接到STC89C52单片机。引脚2是连接单片机的数据口（单总线，串行数据）。而传感器的引脚1和引脚4分别接单片机的VCC和GND端。传感器的第3脚悬浮放置。DHT11传感器原件的电路原理图如图1所示：

图1 DHT11电路原理图

图2 光照传感器模块电路原理图

BH1750与单片机通过IIC通讯协议来进行通讯，IIC总线是两线式串行总线。BH1750传感器连接到STC89C52单片机。引脚2的和引脚3是连接单片机的数据口（双总线，串行数据）。而传感器的引脚1和引脚5分别接单片机的VCC和GND端。传感器的第4脚悬浮放置。BH1750传感器原件的电路原理图如图2所示：

系统采用的是16引脚的LCD，其中D0-D7即图中引脚7-14接单片机的P0口P0.0-P0.7，VO即图中引脚3接电位器以调节屏幕对比度，RS即图中引脚4接单片机P3.4，RW即图中引脚5接单片机P3.6，E即图中引脚6接单片机P3.7。

系统需要设置温度，湿度以及光照强度的上下限，主要由单片机的P1.4，P1.5和P1.6控制按键。

3 总结

本系统实现以下功能：通过温湿度传感器DHT11和光照传感器BH1750对当前环境的温湿度、光照度进行采集。采集到的数据通过单片机STC89C52进行处理，处理后的数据经单片机I/O接口送入用LCD1602显示器，显示出当前环境的实时温湿度、光照度值，当测量到的温度湿度值或者光照强度超过设定值时，报警器（蜂鸣器）则会动作报警，且相应的LED灯亮。并且温湿度及光照度的设定值可由工作人员根据所需用按键设定最适宜温度湿度，调整功能必须实现对温度、湿度、光照度的上、下限值调整。系统对环境的监测从温度、湿度和光照度三方面进行数据采集，实时监测环境的变化，对环境保护具有重大的作用，具有广泛的应用前景。

参考文献

［1］夏季强，沈德金.单片机实验与实践教程［M］.北京航空航天大学出版社，2001.

［2］楼然苗.51系列单片机设计实例［M］.北京∶北京航空航天大学出版社，2006.

［3］陈堂敏，刘焕平.单片机原理与应用［M］.北京理工大学出版社，2007.

［4］李全利.单片机原理及接口技术［M］.高等教育出版社，2012.

［5］唐治德.数字电子技术基础［M］.科学出版社，2009.

［6］张毅刚.单片机原理及接口技术［M］.人民邮电出版社，2011.

作者简介：

何震（1987—），男，广东湛江人，大学本科，学士，现供职于海军湛江航保修理厂。

黄小容（1989—），女，广西玉林人，广东海洋大学寸金学院硕士研究生。