基于单片机的二氧化碳浓度器设计 (12)

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1、基于单片机温、湿度二氧化碳浓度的报警设计第1章绪论温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。在整个宇宙当中，温度无处不存在。无论在地球上还是在月球上，也无论是在炽热的太阳上还是在阴冷的冥王星上，这一切无不由于空间位置的不同而存在着温度的差别。湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。湿度

2、表示气体中的水蒸汽含量,有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米，绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度；相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。现代化农业生产中最重要的一环是对农业生产环境的重要参数进行检测和控制，其中对CO2浓度的检测和控制是温室大棚环境控制及其重要的部分。在农业种植中，CO2浓度与绿色植物的生长、发育、能量交换密切相关，合理的控制CO2浓度，绿色植物的光合作用将发挥很大的潜力，使农作物

3、达到优质、高产、高效的栽培目的。CO2浓度的监控在现代农业设施中发挥着巨大的作用。温度、湿度以及CO2浓度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工、农业生产等各类工业中广泛需要对温度、湿度以及CO2浓度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度、湿度以及以及CO2浓度的检测及控制就非常有必要了。总之，环境温、湿度以及CO2浓度的检测与调节仪器

4、的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。第2章系统方案的提出与论证本课题设计的是一种以STC89C52单片机为主控制单元，以温度、湿度和CO2浓度传感器的组成测量控制系统。该控制系统可以实时存储相关的数据。其主要包括：电源模块、温度采集模块、湿度传感器模块，二氧化碳浓度传感器模块、按键处理模块、LED显示模块，报警模块、驱动模块以及单片机最小系统。图0.1设计总体框图当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核

5、心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。本设计采用温度传感器DS18B20温度传感器，本系统采用了DS18B20单总线可编程温度传感器,来实现对温度的采集和转换，大大

6、简化了电路的复杂度，以及算法的要求。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。本设计是利用TGS4160二氧化碳传感器是弗加罗公司生产的固态电化学型气体敏感元件。这种二氧化碳传感器除具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特点外，同时还具有耐高湿低温的特性，可广泛用于自动通风换气系统或是二氧化碳气体的长期监测等应用场合。利用TGS4160二氧化碳传感器对环境二氧化碳浓度进行采集和处理，从而实现对环境的实时检测

7、和控制，并且可以对数据的存储和读取。本设计采用16位AD7705转换电路，实现精确、准时的检测控制，整个系统主要包括：数字式温度传感器DS18B20模块、湿敏电容湿度传感器HS1101模块、显示电路LED、键盘电路、蜂鸣器报警电路、电源电路、AD7705A/D转换电路。温、湿度和二氧化碳浓度传感器主要完成对周围温、湿度二氧化碳浓度的采集、处理，是整个系统的核心部分；LED用来显示当前实时和存取温度值、湿度值二氧化碳浓度值以及温度预警值、湿度预警值、二氧化碳浓度预警值；蜂鸣器报警电路主要用来报警，当温

8、度、湿度高于预警值时触发蜂鸣器工作；键盘主要控制温、湿度预警值的调整、时间的调整以及时间、温、湿度等信息的保存和调用；电源电路提供5V电压为系统供电。2.1微机控制系统设计计算机的发展加快了人类改造世界的进程，但是计算机的体积太大。微控制器(单片机)就是在这种情况下诞生的。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。单片机