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编号：
CP-51-2021-066
设计简介：
本设计是基于单片机的气象监测系统，主要实现以下功能：
- 可通过LCD1602显示温湿度和空气质量；
- 可通过按键调整温湿度阈值和空气质量最大值；
- 可通过ADC0832将MQ-135检测到的模拟量转换成数字量；
- 可通过蜂鸣器和LED进行声光报警。
标签：51单片机、LCD1602、ADC0832、MQ-135、DHT11
1. 中控部分
- 核心控制器：采用STC89C52单片机，负责获取输入数据、进行数据处理，并控制输出部分的操作。
- 功能：实现智能气象终端的核心逻辑，包括数据采集、阈值判断、显示控制、报警处理等。
2. 输入部分
- DHT11温湿度检测模块：检测当前环境的温度和湿度。
- MQ-135 + ADC0832空气质量检测模块：检测当前环境的空气质量（如有害气体浓度）。
- 独立按键：通过三个独立按键切换显示界面并设置温湿度阈值、空气质量最大值等参数，方便用户操作。
- 供电电路：为整个系统提供稳定的电源支持。
3. 输出部分
- LCD1602显示模块：显示当前温度、湿度、空气质量以及设置的温湿度阈值、空气质量最大值等信息，方便用户实时查看系统状态。
- 蜂鸣器：当检测到的温度、湿度不在设定阈值范围内或空气质量超过设定最大值时，蜂鸣器进行声光报警，提醒用户注意异常情况。
- LED灯：与蜂鸣器配合，当检测到异常时，LED灯亮起，提供视觉报警提示。
5 仿真调试
5.1 仿真总体设计
仿真总体设计图如图5-1所示，主要包括单片机最小系统，LCD1602显示模块，按键模块，温湿度检测模块，蜂鸣器报警模块，LED灯，电位器以及数模转换。
图5.1 仿真总体设计
5.2 阈值设置测试
通过设置键可以切换界面，然后分别设置温度上限值和下限值，湿度上限值和下限值，空气质量参数上限值，同时可以通过加键和减键调节阈值的最大值和最小值。图5-2为温度阈值设置，图5-3为湿度阈值设置，图5-4为空气质量阈值设置。
图5-2 温度阈值设置测试
图5-3 湿度阈值设置测试
图5-4 空气质量阈值设置测试
5.3 参数异常报警测试
通过点击温湿度传感器的切换键切换至温度调节，然后点击上箭头或者下箭头可以调节温度，当温度超过温度阈值时，如图5-5所示，蜂鸣器报警，指示灯亮。再点击温湿度传感器的切换键切换只湿度调节，然后点击上箭头或者下箭头可以调节湿度，当温度超过湿度阈值时，如图5-6所示蜂鸣器报警，指示灯亮。通过点击电位器的上箭头或者下箭头可以调节环境参数，当空气质量超过阈值时，如图5-7所示蜂鸣器报警，指示灯亮。
图5-5 温度异常报警测试
图5-5 湿度异常报警测试
图5-5 空气质量阈值设置测试
6 实物调试
6.1 实物总体设计
首先要做的是电路焊接，包括焊接电源模块、最小系统、LCD模块、环境监测模块、ADC0832芯片、温湿度模块、声光报警模块、按键模块和一些电阻电容等。焊接完成后，下载事先编译好的可执行文件，上电后，可显示正常信息，至此，焊接工作完成。下图6-1为焊接完整实物图：
图6-1 完整焊接实物图
6.2 数据检测实物测试
当上电后，显示屏会显示两行数据，第一行为检测的温度值，此温度值是通过DHT11模块获取的，精度为0.1℃。第二行前半行显示湿度值，此湿度值是通过DHT11模块获取的，精度为0.1%，后半行显示空气质量值，此空气质量值是通过MQ-135模块获取的，精度为1ppm。具体显示内容如下图6-2所示：
图6-2 数据监测实物图
6.3 温度上下限设置测试
温度的上下限值可以通过按下“设置”键进入修改，当按下“设置”键后，界面上显示两行数，第一行是设置温度最大值，第二行是设置温度最小值，通过“设置”键，可更换光标的位置，当光标指在哪，就可以设置哪个变量。如果按下“增加”键，则可将值进行+1，如果按下“减少”键，则可将值进行-1。具体显示内容如下图6-3所示：
图6-3 温度上下限设置实物图
6.4 湿度上下限设置测试
湿度的上下限值可以通过按下“设置”键进入修改，当按下“设置”键后，界面上显示两行数，第一行是设置湿度最大值，第二行是设置湿度最小值，通过“设置”键，可更换光标的位置，当光标指在哪，就可以设置哪个变量。如果按下“增加”键，则可将值进行+1，如果按下“减少”键，则可将值进行-1。具体显示内容如下图6-3所示：
图6-4 湿度上下限设置实物图
6.5 空气质量上限设置测试
空气质量的上限值可以通过按下“设置”键进入修改，当按下“设置”键后，界面上显示设置空气质量最大值，当光标指在设置空气质量最大值，可通过“增加”或“减少”键修改空气质量最大值，如果按下“增加”键，则可将值进行+1，如果按下“减少”键，则可将值进行-1。具体显示内容如下图6-5所示：
图5-5 空气质量上限设置实物图
6.6 检测参数异常情况测试
对准MQ-135探测头，利用打火机输出的气体，测试空气质量值，此时检测的空气质量值迅速增加，并很快超过设置的最大值，此时，蜂鸣器进行间断报警，LED灯进行闪烁。当移开打火机，空气质量检测值缓慢下降，直到平稳，最终小于设置的最大值，蜂鸣器停止报警，LED灯熄灭。此外，还通过DHT11测试了温湿度异常情况，均可实现预想功能。具体显示内容如下图6-6所示：
图6-6 检测参数异常情况
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