室内环境参数采集系统设计

张红

【摘 要】随着人们生活水平的提高，对生活环境的监测日益纳入到生活中来。本系统以单片机为核心，设计了一个室内环境测量系统，主要对室内环境参数中温度、湿度，一氧化碳浓度、二氧化碳浓度及光照度进行研究。不但可以精确的采集并显示，还可以通过键盘人为设定人们所期望的上、下限值，当检测到任何一个参数越限时，则启动声光报警，使人们做出相应的调节。

【關键词】温湿度；AT89C52单片机；数据处理

引 言

最近几年来，随着国民环保意识的显著提高，人们对自身生活环境质量的优劣越来越重视目前，建筑物室内环境的污染问题日益受到人们的广泛关注，漂浮在空气中的微粒、病毒、细菌及其他有害物质无时无刻地损害着人们的身体健康，尤其是对于长期处于室内封闭环境的人更是如此。本文提出了一种以AT89C52单片机为控制核心的测试仪，主要是为了对室内温度、湿度，以及二氧化碳含量进行有效、可靠地检测而设计的。该系统具有有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点。

1.总体方案设计

系统总体设计框图（如图1），主要有数据采集模块、测量模块、处理模块已经外部模块组成。

温度应用电路：本文设计了具有独立调节功能的测温电路，具体如图2所示。

AD590的输出电流（T为摄氏温度），因此测得电压

但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R1，使；或者在室温（25 C）的条件下通过调节电位器R2，使电压U02=-2.73V，调整电位器R3，使U0=1.25V。这种调整的方法，可以保证在0℃或25℃附近有较高精度。

2.湿度电路

湿度应用电路：本系统采用的是将HS1101接入555定时器组成的振荡器电路中，输出一定频率的方波信号。这种方法具有结构简单，使用方便，因此被广泛使用。具体的应用电路如图3所示：

二氧化碳数据的采集电路：MG811 型Co2 气体传感器应用电路如图4。

工作原理：本传感器采用固体电解质电池原理，当传感器置于CO2 气氛中时，将发生以下电极反应：

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

正极：2Na+ + 1/2O2 + 2e- = Na2O

总电极反应：Li2CO3 + 2Na + = Na2O + 2Li + + CO2

传感器敏感电极与参考电极间的电势差（EMF）符合能斯特方程：

EMF = Ec – （R x T） / （2F） ln （P（CO2））

上式中：P（CO2）—CO2 分压 Ec—常量、R—气体常量、T—绝对温度（K）F—法拉第常量。元件加热电压由外电路提供，当其表面温度足够高时，元件相当于一个电池，其两端会输出一电压信号，其值与能斯特方程符合得较好。元件测量时放大器的阻抗须在100—1000GΩ之间，其测试电流应控制在1pA 以下。

一氧化碳传感器电路设计：ME2-CO 电化学式气敏元件广泛适合工业特别是民用领域的一氧化碳浓度检测。具有低功耗、高精度、高灵敏度、线性范围宽、抗干扰能力强、优异的重复性和稳定性等特点。

显示电路设计（见图5）：液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点， 在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到广泛的应用。目前字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。这里向大家介绍一款LCD1602液晶显示模块它可以显示两行，行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜具有很高的性价比。

3.结论

本课题本课题完成了室内环境参数采集系统的软硬件的整体设计，并且已经调试通过能够初步应用。在今后的一段时间里逐步的完善就可以投入使用。

参考文献：

[1]Ir.Gnus Van de Berg.翻译/汤卫国.荷兰温室控制系统的发展[J].现代农业装备.2003：42-43.

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