室内环境监测器-设计说明书
编号：
HJJ-32-2021-019-LW
设计摘要：
随着我国城市化的快速发展，越来越多的人定居在城市，住房已成为大多数人不可或缺的刚性需求。在生活在信息时代的同时，人们可以及时地从外界获取信息和生活必需品。人们大部分时间都呆在家里。因此，每个人的健康与室内空气质量密切相关。建筑中有30多种有害物质，危害人类健康，危害人们身心健康.由于室内空气质量存在的问题，对室内空气质量检测的研究越来越受到重视。因此，有必要设计一种室内环境监测装置，一方面可以让用户知道房间的状况，另一方面也可以改善空气质量，缓解目前的状况。可见，对室内环境检测的研究具有重要意义。
该设计方案是基于单片机的室内空气质量检查系统。以空气指数为研究对象，以STM32单片机为核心微处理器，并利用各种传感器系统对空气指数及其他外围电路进行检测。空气质量检测系统包括以下多个控制模块：单片机的控制模块，按键模块，显示器模块，一氧化碳检测模块，甲烷检测模块，烟雾检测模块，报警模块，电机驱动模块。根据按键控制模块调整气体浓度值的阈值。甲烷气体和一氧化碳气以及烟雾体浓度值检测传感器可立即检测空气中的甲烷气体、一氧化碳及烟雾浓度值，并将数据信息传输到单片机，单片机对数据信息进行处理来解决此问题，当浓度值超过预设值时，将发出警报，并且电机驱动控制模块旋转排气扇将有害物质排放到房间外。另外，检测到的浓度值也可以根据显示屏显示出来。
关键词：单片机；声光报警；LCD显示电路；室内环境监测
字数：10000+
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内容预览：
目 录
第一章 绪论
1.1研究背景
1.2室内环境智能监测系统现状
1.3设计目的及内容
第二章 系统设计方案论证以及总体框架设计
2.1设计方案论证
2.1.1单片机模块的选择及论证
2.1.2电源方案选择及论证
2.1.3煤气监测选择与论证
2.2总体硬件电路框架
第三章 硬件系统设计与连接
3.1整体设计分析
3.2单片机最小系统分析
3.3甲烷监测模块设计
3.3.1 MQ-4 传感器
3.3.2甲烷监测模块设计
3.4一氧化碳监测模块设计
3.4.1 MQ-7传感器
3.4.2 MQ-7一氧化碳检测设计
3.5烟雾监测模块设计
3.5.1MQ-2传感器
3.5.2烟雾检测设计
3.6语音模块电路设计
3.7电机驱动模块设计
3.8显示电路设计
3.9报警模块设计
第四章 系统程序设计
4.1编程软件介绍
4.2主程序流程设计
4.3按键函数流程设计
4.4监测函数流程设计
4.5显示函数流程设计
第五章 仿真调试
5.1仿真总体设计
5.2调整阈值仿真测试
5.3蜂鸣器、风扇仿真测试
第六章 系统调试
6.1系统总体设计
6.2调整阈值仿真测试
6.3蜂鸣器、风扇仿真测试
总 结
参考文献
致 谢
附 录
第一章 绪论
1.1研究背景
随着社会经济水平的提高，人们的生活质量水平得到提升，同时也越来越关注所处的空气质量水平。人们大部分的时间都花费在房屋里，因此，每个人的身体好坏与室内空气质量密切相关。不同季节的温度和湿度变化也可能危害身体健康。温度和环境湿度是动态的，会随着时间的变化而变化，它的变化频率影响着人们的身心健康，过高过低都不是很好。根据美国研究人员进行的一项调查：适合人体健康温度的范围是18.5℃——23.6℃，健康湿度范围是45％——65％RH。如果人体的身体细胞在这种室内空气条件下生活，与遭受环境污染的自然环境相比，它们使人们精神上得到快乐，使身体的寿命更长。当每种气体的环境湿度低于42.6％RH时，人体的支气管和粘膜组织体细胞的基础代谢将变得缓慢，这将严重威胁到每个人的人身安全。当气体的环境湿度超过63.7％RH时，人体内不仅激素分泌紊乱，且还会感到无精打采和疲倦。不难看出，室内环境监测设备的研究具有很重要的现实意义[1]。
1.2室内环境智能监测系统现状
在中国，我国处于社会主义的发展趋势，也缺乏各级的综合实力。根据中国目前的情况，监测设备和技术相对于资本主义国家而言，中国环境监测系统的科学研究过程较为缓慢，或相对落后，它们尚未达到智能检测系统的水平。就我国目前的情况而言，需要对室内环境监测设备进行再次改进。这类系统大多以单片机为核心模板进行设计，以完成设计方案，从而完成自然环境的检测功能。并且随着科技水平的发展，人们只会进行更深的科学研究，并不断地发展[2]。
相对于国内，国外对此类研究进行的较早，环境监测技术的发展和研究的完备，相关的仪器设备在产品研发中得到了高度评价，并在应用中不断得到发展。虽然我国在技术设备上与国外相比，差距较大，在传感器级别上，不可能完成一个智能系统。但是向资本主义国家学习和培训的精神一直是无可争议的。许多制造商或研究实验室正在学习，培训和引入出色的海外环境监测技术[3]。总的来说，该科研内容还是有很大的实践意义。
1.3设计目的及内容
由于现如今销售市场上的该类产品价格昂贵，且功能单一，只能检测到空气中的一部分。因此，基于市场的研究，非常需要有能够全面检测房间中的有害物质以及智能设备的温度和湿度。
该系统可以确保人们的生活环境，进而有助于改善人们的生活质量。该设计计划的最后一部分是一台多功能显示器，适用于家庭检查空气中有害物质的数量，湿度和空气温度。
该设计的主要设计内容如下：
（1）单片机最小系统模块：STM32F103C8T6单片机就价格和功能而言，该单片机具有较高的性价比。收集的数据信号显示在LCD1602上。
（2）报警模块：当参考值超出限制时，使用外部无源蜂鸣器完成快速报警功能。
（3）检测模块：将单片机与气体传感器相互连接，以完成房间内检测到的气体浓度值的实时收集和读取。控制模块的完成意味着威胁房间内每个人身体状况的因素得到大大减少。
