基于MCU控制的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

胡敏++盧亞平

摘 要：隨著生活節(jié)奏加快的同時(shí)，人們對(duì)工作和居家環(huán)境的安全、方便、舒適更為關(guān)注。設(shè)計(jì)一款環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，它能通過(guò)環(huán)境溫濕度檢測(cè)、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)、光照度檢測(cè)等，來(lái)提醒人們注意室內(nèi)外空氣質(zhì)量、溫濕度和光照度，減少外出或采取防護(hù)措施。且采用觸摸屏技術(shù)，符合人們的操作習(xí)慣。在設(shè)計(jì)方案上，進(jìn)行了硬件電路的設(shè)計(jì)及軟件程序的編寫。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安全可靠。

關(guān)鍵詞：環(huán)境檢測(cè) MCU 傳感器 設(shè)計(jì)方案

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（a）-0053-02

隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，人們生活中的方方面面都變的更為緊密。生活節(jié)奏逐漸加快的同時(shí)，人們也對(duì)傳統(tǒng)的居住提出了更高要求。如今，人們?cè)缫巡粏螁我髶碛幸粋€(gè)簡(jiǎn)潔的物理空間，而更為關(guān)注居家環(huán)境的安全、方便、舒適。因此，設(shè)計(jì)一款具有環(huán)境檢測(cè)功能的系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外環(huán)境的檢測(cè)，并通過(guò)顯示器件呈現(xiàn)給人們當(dāng)前的室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，使之更加人性化，智能化。系統(tǒng)配有環(huán)境溫濕度檢測(cè)、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)和光照度檢測(cè)功能，并使用觸摸屏技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵，以提醒人們，特別是敏感人群應(yīng)盡量避免高強(qiáng)度戶外鍛煉，外出時(shí)做好防護(hù)措施，從而提高人們的居住生活質(zhì)量。整體設(shè)計(jì)效果圖如圖1所示。

控制盒里安放MCU控制器，并安裝觸摸屏。室外安裝各類傳感器，以便及時(shí)檢測(cè)并反映室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)。它主要有以下功能：（1）液晶觸摸和顯示功能：為滿足系統(tǒng)人機(jī)交互性能友好，采用TFT液晶顯示和觸摸屏技術(shù)，通過(guò)液晶顯示當(dāng)前的空氣質(zhì)量、溫濕度和光照度的數(shù)據(jù)，并用觸摸屏技術(shù)進(jìn)行界面的操作和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境和空氣的動(dòng)態(tài)測(cè)量。（2）計(jì)時(shí)功能：同時(shí)采用DS1302外部時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，為系統(tǒng)提供一個(gè)精確的時(shí)間，判斷春夏秋冬四季。（3）環(huán)境檢測(cè)功能：加入三種環(huán)境傳感器，對(duì)當(dāng)前環(huán)境的空氣質(zhì)量、溫度、潮濕度和光照度進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)檢測(cè)到室外濕度較大、塵埃較多且空氣質(zhì)量重度污染或陰霾天氣時(shí)，提醒人們注意關(guān)閉窗戶，減少外出，若外出要帶好口罩。

1 總體方案設(shè)計(jì)

按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，控制器主要以單片機(jī)作為控制核心，同時(shí)配有環(huán)境溫濕度檢測(cè)、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)等功能。并使用了觸摸屏技術(shù)代替了傳統(tǒng)的按鍵?？刂破骶哂腥缦聨撞糠纸M成。即：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控電路、觸摸屏電路、SD卡讀寫電路、DS1302時(shí)鐘電路、溫濕度檢測(cè)電路、空氣質(zhì)量檢測(cè)電路、室外光照度檢測(cè)電路等組成。如圖2所示。

采用STC單片機(jī)作為核心，它具有強(qiáng)大的處理能力，選用SSD1289驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)帶觸摸3.2寸TFT彩色液晶顯示器，STC單片機(jī)通過(guò)并行數(shù)據(jù)口將數(shù)據(jù)寫入到SSD1289圖形顯示數(shù)據(jù)區(qū)即可實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。該顯示輸出涉及觸摸技術(shù)和SD卡快速存儲(chǔ)技術(shù)。采用SD卡存儲(chǔ)提供更多的存儲(chǔ)空間，豐富顯示圖象，滿足用戶視覺(jué)，提高了人機(jī)界面友好度，如圖3所示，顯示電路是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，是構(gòu)成人機(jī)對(duì)話的基本方式。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)STC12LE5A60S2為控制核心，多傳感器信息融合，組成檢測(cè)單元，提高系統(tǒng)描述環(huán)境的能力。根據(jù)獲取的環(huán)境信息，有效、完整、可靠的在顯示屏上顯示出來(lái)。使用單片機(jī)C語(yǔ)言編程和Keil uVision2編譯器軟件，調(diào)試各模塊的相互協(xié)調(diào)性。編程采用了模塊化設(shè)計(jì)思路，即分模塊設(shè)計(jì)，有利于程序的調(diào)試和后續(xù)的維護(hù)升級(jí)。程序設(shè)計(jì)思路如圖4所示，系統(tǒng)初始化涉及定時(shí)器/中斷初始化、TFT復(fù)位/清屏初始化、SD卡復(fù)位初始化和DS1302初始化。初始化完成后程序?qū)⑦M(jìn)入大循環(huán)周而復(fù)始的執(zhí)行有關(guān)子程序。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一款具有環(huán)境檢測(cè)功能的系統(tǒng)，將空氣質(zhì)量、溫濕度和光照度等環(huán)境參數(shù)融入到設(shè)計(jì)理念中，采用柔性化設(shè)計(jì)思維，對(duì)當(dāng)前環(huán)境實(shí)時(shí)檢測(cè)，用戶通過(guò)觸摸顯示屏可以方便的查看各個(gè)環(huán)境信息和時(shí)間日期，提醒人們及時(shí)作好防護(hù)措施，提高了系統(tǒng)的人性化。本設(shè)計(jì)具有成本低、安裝方便等特點(diǎn)，適合普通家庭、辦公室、會(huì)議室等場(chǎng)合。

參考文獻(xiàn)

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