摘 要随着科技的快速发展和人们生活水平的提高，家居装饰已经越来越受欢迎，而这些材料中存在的有害化学物质严重威胁到了人们的健康，如甲醛、甲苯等，这些有害气体中甲醛是在我国是排名第二的有毒化学物质，而且一直是世界卫生组织确定为癌症和导致畸形的物质材料[1]。本设计围绕STC89C52单片机开展工作，采用传感器采集信号，数字式温湿度传感器采集到的是数字信号，可被单片机直接读取，而甲醛传感器检测到的是模拟信号，需要经过模数转换器将模拟信号转换为数字信号再被单片机读取数据，所有数据会显示在LED显示屏上，并且数据超标时，报警电路开始正常工作。设计制作完成后，在实验室对所设计室内甲醛浓度检测系统进行了测试。结果表明该系统可以实现以下内容通过甲醛传感器以及温湿度传感器测得室内甲醛和温湿度的浓度值，并且得到实际浓度值超出设定上限值或者低于下限值时，报警电路可以正常工作，同时还可以用LCD1602液晶显示屏可以确定室内甲醛浓度值等并且显示出来。该系统具有精度高、体积小等特点，在现实生活中具有很高的应用价值。
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的研究内容 1
2 系统总体方案设计 2
2.1系统结构组成 2
2.2系统主要设计功能简介 3
2.2.1甲醛浓度检测 3
2.2.1温湿度检测 3
2.2.3放大、模数转换 3
2.2.4液晶显示 3
3 系统硬件电路设计 5
3.1单片机最小系统 5
3.1.1STC89C52概述 5
3.1.2时钟电路 6
3.1.3复位电路 6
3.2甲醛检测电路设计 7
3.2.1甲醛传感器 7
3.2.2甲醛检测电路设计 8
3.3 温湿度检测电路设计 9
3.3.1温湿度传感器 9
3.3.2温湿度检测电路设计 11
3.4A/D转换电路 11
3.4.1ADC0832模数转换 11
3.4.2模数转换电路设计 12
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/> 3.5LCD1602液晶显示电路设计 13
3.6报警电路设计 14
3.7电源电路设计 14
3.7.1电源变压器 15
3.7.2整流电路 15
3.7.3滤波电路 15
3.7.4稳压电路 15
4 系统软件设计 17
4.1系统主程序设计 17
4.2初始化子程序 18
4.3报警模块子程序 18
5 系统调试及分析 20
5.1系统测试 20
5.1.1设计实物图 20
5.1.2甲醛浓度超标状态 21
5.1.3温度大于上限值状态 21
5.1.4温度小于下限值状态 22
5.1.5湿度大于上限值状态 23
5.1.6湿度小于下限值状态 24
5.2测试结果分析 24
6 总结与展望 25
参考文献 26
致 谢 29
附 录 31
1 绪论
1.1 研究背景
随着社会的快速发展和人们生活水平的逐步提高，家居装修越来越受欢迎，室内装饰大都采用含有甲醛成分并有可能向外界散发的装饰材料[2]。如果这些材料长时间放置在室内，会排放出甲醛和其他有害气体，这些气体含量日积月累，最终造成室内甲醛等有害气体含量严重超标，而此时人们已经长时间生活在甲醛含量极高的环境中，导致吸入高浓度甲醛，会慢性中毒甚至可能导致癌症。
甲醛是一种潜在的致癌物质，长时间吸入甲醛会严重危害到人体健康。大人如此，小孩健康更是不容小视，如果甲醛浓度在空气中每立方米达到0.06~0.07ｍｇ，小孩就会有轻微气喘，如果甲醛浓度在空气中每立方米达到0.1~0.15ｍｇ，室内就会有异味，居住地人们就会感觉到不适感，如果含量在0.5mg以上，此时甲醛含量已经达到红色预警，警示人们房间暂时不可入住，因为它对人体健康构成严重威胁。
本课题完成了数据检测与处理、按键控制、结果显示、超限报警、数据存储、历史数据查询以及上位机通讯等功能的软件设计,完全实现了各电路之间的信息交换。该设计产品具有较大的销售市场和较高的使用价值[3]。
1.2 国内外研究现状和发展趋势
目前，国际上已开发出不少甲醛检测仪，有电化学装置，生物传感仪等等。我们国内也大量出现了很多检测甲醛浓度的仪器和设备，这些大多都是从国外进口的检测仪器和设备，如美国公司生产的4160甲醛检测仪，它分析速度快，方便快捷，非常适合检测室内甲醛，但是它们的价格普遍都高。
我国长春吉大小天鹅公司推出的甲醛检测仪根据国标法几乎能准确检测到室内甲醛、苯、甲苯等有害气体，这些有害气体的浓度值可以直观的显示在LED显示屏上，而且系统集成度高，灵活性高，体积小，携带方便，适用于室内空气中甲醛浓度的检测。
市面上也有许多对室内甲醛的检测设备，主要是检测有害气体，功能单一且价格较贵，为了降低室内空气中的甲醛含量，长时间给室内环境通风是关键。检测甲醛的方法很多,采用科学的检测方法，能让家庭用户有效而便捷式的应用到室内甲醛检测设备，本系统提出以STC89C52单片机为中心的设计方案不仅适用于家庭，也适用综合办公楼、家具厂等场合。
1.3 本课题的研究内容
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计目的是实现室内甲醛气体、温度和湿度的检测，具有操作简便、成本低的特点。本系统设计以单片机STC89C52为核心，使用ZE08CH20甲醛传感器和DHT11数字式温湿度传感器进行甲醛浓度和温湿度的采集，并将室内当前甲醛浓度及温、湿度数据直观的显示在LED显示屏上，若甲醛浓度和温、湿度超标，相应指示灯点亮并伴有报警，同理，当系统检测到室内温、湿度浓度小于仪器设定的下限值，系统就会出现相应指示灯点亮。
主要完成的设计内容如下:
1.使用传感器检测甲醛及温、湿度浓度；
2.使用LCD1602液晶显示屏显示当前甲醛浓度值；
3.增加温、湿度浓度检测，也在液晶上显示；
4.甲醛及温、湿度浓度超标或者温、湿度浓度低于下限值会有声、光报警现象，以及上下限可调。
2 系统总体方案设计
2.1 系统结构组成
基于单片机的室内甲醛检测仪主要包括：单片机最小系统、甲醛检测电路、温湿度检测电路、模数转换电路、液晶显示电路、声光报警电路等。其系统结构框图如图2.1所示


图2.1系统总体结构图
（1）单片机最小系统设计电路：主要由STC89C52单片机、时钟电路和复位电路组成，主要为系统提供正常的复位信号和时钟信号。
（2）甲醛浓度检测电路：人们经常住在甲醛含量较高的房间里，久而久之会严重危害到身体健康，所以该部分采用传感器对室内当前甲醛浓度进行检测，因为电化学传感器结构上相对简单，检测性能较稳定，小型便捷易于操作的检测仪非常适用于家庭用户或者办公楼等场所，完全满足本设计要求。所以在本课题中，采用电化学甲醛传感器对室内的甲醛气体浓度进行检测[4]。
（3）放大、模数（A/D）转换电路：放大电路主要是通过放大器将检测到的信号进行放大处理，模数（A/D）转换电路主要是将模拟信号转换为数字信号后再传送到单片机中进行处理。

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