1. 研究目的与意义
随着经济持续快速的发展，人们生活水平不断提高,空气质量却越来越差。因此，对室内环境空气质量的要求越来越高。因此功能齐全、操作简单、性价比高的室内环境监控系统成为趋势。在我国，空气洁净问题正日益受到大家的关注，目前，市场上已有多款空气净化器，如机械过滤净化器、光催化空气净化器、负氧离子空气净化器、紫外线净化器、静电式净化器等，他们或采用物理方法或采用化学方法将污染物捕集或分解，但其单一的净化形式往往存在着净化率低或易产生其他污染物的弊端，同时价格和耗能问题也成为制约大众购买的重要因素，设计出新一代净化率高、 耗能量低且价格实惠的空气净化器非常必要。
本设计主要内容是实现一个具有温湿度、烟雾室内环境监测系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测。通过设计，进一步巩固单片机的基本知识，掌握传感器数据采集的实现方法。为今后作相关设计打下基础。
2. 课题关键问题和重难点
本文将研究一种基于单片机的环境监测系统，该系统由单片机、气体传感器模块、温湿度传感器模块数据处理模块、报警模块等五部分构成。在此设计系统中，以单片机为控制核心，接收到空气质量传感器的信号为开关，启动空气净化装置。目的气体与空气传感器接触后会产生特定的模拟信号，该信号经过A/D转换后，由单片机进行采集处理，同时，温湿度传感器将收集到的温度量和湿度量转换成电信号传送到单片机中。当气体浓度超过设定的报警限时，系统会声光报警。
课题难点:
（1）空气质量传感器电路与温湿度电路的设计。
3. 国内外研究现状（文献综述）
随着生活的日益发展，人们的生活水平日渐提高，同时也伴随着很多问题的产生，。生活中可以时时看到的污染就是大气污染，PM2.5一直危害着我们的健康。与其他的大气颗粒物相比，PM2.5有如下特点：粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远。根据这些特点看，PM2.5对人体健康和大气环境质量的影响更大。
测试空气质量的方式有
1、 方案一 气敏传感器
4. 研究方案
根据任务和实际要求，该总体方案主要有单片机、气体传感器模块、温湿度传感器模块数据处理模块、报警模块等五部分构成。系统构成框图4-1所示。
空气传感器 |
AD模数转换器 |
单 片 机 |
温湿度传感器 |
声光报警 |
图4-1系统构成框图
1、单片机型号的选择
随着计算机技术的发展，单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低等特点而在许多领域如过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，从而使这些领域的技术水平、自动化程度大大提高。根据上述几方面及本课题的实际情况，单片机型号选择主要从以下两点考虑:
一是要有较强的抗干扰能力。由于一般室内电子电器产品比较多，这对单片机的干扰较大，所以应采用抗干扰性能较好的单片机机型。
二是要有较高的性价比。由于高度的通用性和出色的稳定性，本系统采用宏晶公司产的低功耗，高性能CMOS8位单片机的STC89C52作为控制器。片内含8Kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
2、空气传感器的选择
在气敏传感器、灰尘传感器和气体传感器中，我选择的是气体传感器。因为气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它线性范围窄，在精度要求高的场合要采用线性化补偿电路，而且性能参数离散性大。而且，灰尘传感器可以感知烟草产生的烟气和花粉，房屋粉尘等1微米以上的微小粒子。它体积大。
在气体传感器中，本系统采用半导体气体传感器QS-01空气质量传感器。QS-01是一种二氧化锡半导体气体传感器，对各种空气污染源都有很高的灵敏度，并且可以快速响应，给传感器采用塑料外壳，有3个引脚，可在极低的功耗情况下获得极好的感应特性，这款产品非常适用于空气品质控制系统、排风电扇和空气净化器。该传感器对酒精、香烟、氨气、硫化物等各种污染源都有极高的灵敏度，产品响应时间快，工作稳定，价格便宜。而且低功耗，长寿命，低价位，应用简单。
3、A/D转换器芯片的选择
气体传感器出来的信号是模拟信号，而微处理器STC89C51只能处理数字信号，故需要对模拟信号信号进行转换，将其转换为处理器能识别的数字信号，而且测试电路出来的模拟电压变化范围在0~5V，ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。ADC0809的时序接口为51系列单片机的标准总线接口，操作方便，如同对存储器或I/O操作一样，A/D转换精度为8比特，满足本课题要求。输入的模拟电压为0~5V，一次A/D转换时间为100μS。故选择性价比比较合适的ADC0809进行模数转换。
4、温湿度传感器的选择
温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。鉴于测量温湿度的范围不大，精度要求不高额故采用数字温湿度传感器DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4针单排引脚封装，连接方便。主要应用于暖通空调家电、湿度调节器、除湿器。
5、声光报警模块
在系统中，声光报警的作用是进行听觉和视觉的双重感官提醒，因此在设计过程中使用蜂鸣器和LED指示灯作为声光报警系统的元件。由于蜂鸣器是直流电压驱动器件，只需要给蜂鸣器供上额定的电压就能驱动蜂鸣器发出响声。单片机驱动蜂鸣器有两种方式：一种是通过单片机输出PWM直接对蜂鸣器进行驱动，另一种是通过单片机的IO电平翻转产生不同的驱动波形对蜂鸣器进行驱动。因为蜂鸣器的工作电流比较大，所以无法直接通过单片机的IO口进行驱动，一般需要通过放大电路才能驱动蜂鸣器发出声响。LED报警指示功能的驱动电流较小，因此可以使用单片机的IO引脚进行直接驱动。
5. 工作计划
第1周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；
第2周：阅读相关资料，理解有关内容；
第3周：查阅并翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
