2024年3月9日发(作者：手机杀毒软件下载)

产业科技创新　2020，2（19）：43~44第2卷　第19期Industrial Technology Innovation43基于STC89C52单片机的温湿度环境监测系统设计与实现*倪丹艳（苏州高博软件技术职业学院，江苏　苏州　215163）摘要：文章主要设计实现基于单片机的温湿度环境监测系统。本设计以STC89C52单片机为核心控制模块，外接DHT11温湿度及GP2Y1010AU粉尘传感器进行环境温湿度与PM2.5值的实时采集，利用ADC0832模数转换芯片将采集到的芯片传输至单片机，选用LCD1602液晶显示器对温湿度及PM值实时显示。为了使用户及时查看环境适宜程度，通过蓝牙协议将数据传送至用户手机端。关键词：STC89C51；温湿度；蓝牙中图分类号：TP311　文献标识码：A　文章编号：2096-6164（2020）19-0043-02U6PM2.5U5VCCLCD_1602随着时代的发展和工业水平进步，人民的生活水平得到极大地提高，对于生活环境质量要求也日益提高，环境中的温度、湿度及PM2.5这些指标也备受大家关注。在智能家居领域，现代人追求高品质舒适生活，对环境要求进一步提升，以环境监测为主的智能家居设备广受追捧，PM2.5传感器、温湿度传感器得到广泛应用。VCCR5150123456VCC+C4220uF+C5470uF1234VCCCSCH0CLKDOCH1GNDDIADC0832U4VCC8765VCCR6100R41KHC-05U2S0VCC+C110uF1　系统总体设计1.1　总体设计方案本设计主要以STC89C52单片机为核心控制模块实现温湿度及PM2.5值监测，系统主要有以下功能：温湿度采集、显示模块、传感器信号处理、蜂鸣器报警及蓝牙通信模块。本设计的系统框图如下图1所示。本设计可以实时监测环境温湿度、PM2.5值，并将采集的数据显示在液晶屏幕上。为了用户使用方便，通过通信模块将用户手机连接至该系统，可及时查看环境舒适程度。

VCCU3DHT11C2R210K30C330VCCP1.0(AD0)P0.0P1.1(AD1)P0.1P1.2(AD2)P0.2P1.3R1(AD3)P0.3P1.410K(AD4)P0.4P1.5(AD5)P0.5P1.6(AD6)P0.6P1.7(AD7)P0.7RSTP3.0(RXD)EA/VPPALE/PROGP3.1(TXD)PSENP3.2(INT0)P3.3(INT1)(A15)P2.7P3.4(T0)(A14)P2.6P3.5(T1)(A13)P2.5P3.6(WR)(A12)P2.4P3.7(RD)(A11)P2.3XTAL2(A10)P2.2XTAL1(A9)P2.1GND(A8)P2.0Y111.0592MHz89C51/52P1VCC21POWER11P327181920U1STATERXDTXDGNDVCCEN1234561234图2　系统原理图2　系统硬件设计2.1　单片机最小体统单片机最小系统也称为最小应用系统，由电源电路、复位电路与晶振电路组成，其框图如下图所示。单片机的复位电路主要用于程序跑飞时，按下复位按钮使得程序自动从头开始执行。晶振在电气等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，在其两端并联上合适的电容组成并联谐振电路。2.2　温湿度传感器电路图1　系统设计框图DHT1是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，能同时对相对湿度和温度进行测量。测量湿度范围从20%RH到90%RH，误差为±5%RH，测量温度范围从0℃～50℃，误差为±2℃。其工作的供电电压为3 V～5.5V，电源引脚（VDD，GND）之间可增加100 nf的电容滤波，DATA引脚并联一个5 K以上1.2　系统原理图本文主要设计一个实时显示温度和湿度的检测系统，可以检测周围的温度、湿度有与空气PM2.5。通过蓝牙将检测到的数据检测到用户端。整个系统原理图如下图2所示。*基金项目：苏州高博软件技术职业学校校级科研课题（GIST2019-01）成果。作者简介：倪丹艳（1990- ），女，江苏南通人，硕士，讲师，主要从事无线通信、智能控制方面的研究。3123RS45EN6D07D18D29D310D411D512D613D7141516VCCVCC44333231VCCD0D1D2D3D4D5D6D7RP11COM2R13R24R35R46R57R68R79R8VCC10KRSENS1531642642GNDVCCV0RSR/WEND0D1D2D3D4D5D6D7AKQ19013R310K

44产业科技创新　Industrial Technology InnovationVol.2　No.19的上拉电阻，增强信号的抗干扰额能力。传感器上电后，要等待1 s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。DHT11U3硬件电路连接如下图所示。

43GND2DATAR510K1+5VDHT图113　温湿度DHT11电路设计2.3　粉尘传感器电路本设计采用的是日本夏普公司设计的灰尘传感器GP2Y1010AUOF，主要用于室内环境烟气粉尘等浓度检测。GP2Y1010AUOF体积小，灵敏度高，稳定性好。该粉尘传感器通过传感器中心有个洞将空气自由流过，定向发射LED光，通过检测空气中灰尘折射经过的光线来判断灰尘的含量。该传感器具有非常低的电流消耗（最大20 mA，典型值11 mA），可使用高达7 VDC。该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓成正比。其主要指标为：0～75代表空气质量非常好，75～150代表很好，150～300代表好，300-1050代表一般，1 050～3 000代表差，3 000以上代表很差。GP2Y1010AUOF内部传感器结构如下图5所示。粉尘传感器GP2Y1010AU通过对空气粉尘颗粒浓度的检测输出模拟电压，其值与粉尘浓度成正比。故在仿真原理图中，我们用可变电阻设计的局部限压电路代替传感器。2.4　A/D转换电路本设计主要采用的ADC0832的8位逐次逼近式A/D转换器。ADC0809有8位分辨率，其工作电源为+5V，模拟电压输入范围为0 V～5 V，低能耗，其引脚图如下图4所示。正常情况下，ADC0832与单片机的有4条数据线，分别为、CLK、DO、DI。其引脚的主要功能为：CS：片选使能，低电平芯片使能；CH0：模拟输入通道0，或作为IN+/-使用；CH1：模拟输入通道1，或作为IN+/-使用；GND：芯片参考0电位（地）；DI/D0：数据信号输入，选择通道控制；CLK：芯片晶振输入；Vcc/REF：电源输入及参考电压输入（复用）。实现A/D转换电路包括单片机最小系统、ADC转换模块、数码管显示三部分，如图所示5。图4　ADC0832芯片引脚图 图5　A/D转换电路设计2.5　蓝牙电路通信电路为了用户实时检测空气质量，采用HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块与客户端进行实时检测。蓝牙模块与单片机单片机的P3.0口和P3.1口串行通讯。蓝牙模块的电路原理图如6所示：

图6　蓝牙通信模块3　系统软件设计在软件设计之前，确定温湿度采集及显示的工作过程。系统上电后，进行必要的初始化，通过DHT11采集环境的温湿度，GP2Y1010AUOF进行环境粉尘浓度测试，采集完成后，通过LCD液晶显示屏显示数据。如果用户需要实时检测环境质量，通过蓝牙模块进行手机通信，将大气同测到的环境质量数据输出到用户端。4　系统性能测试如下图7所示，该系统为基于51单片机的硬件效果图，以图中2处的STC89C51单片机为核心，通过晶振、电解电容、按钮开关组成单片机最小系统。利用4处的粉尘传感器将采集到的粉尘数据通过3处的ADC0832模数转换芯片传送至CPU，将采集到的数据显示在液晶屏幕上。同时，利用5处的DTH11温湿度传感器，采集周围环境温度与湿度，通过ADC0832芯片处理将采集的数据在6处的液晶屏显示。6处为蓝牙与手机通信端口，将显示的环境质量传输至用户端。图8位测试效果图，液晶屏幕能显示环境中的温度为27℃，湿度为48%，PM2.5的值为100 ug·m-3，环境为良好状态。图9为终端接收到的温湿度及PM

2.5粉尘数据。图7　温湿度硬件系统图 图8　液晶屏显示效果图

本设计主要基于 图STC89C529　终端接收数据单片机设计制作了可用于室内和户外的空气质量（温湿度、PM2.5）的简易空气质量检测仪。随着经济的步伐加快，人们追求舒适的生活环境，通过简易的空气质量检测提高生活质量。参考文献：[1]　宁爱民. PM2.5监测技术及其比对测试研究进展[J]. 计测技术，2013，33（4）：11-14.