基于单片机的室内环境监测预警系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着当今社会经济持续快速的发展，人们生活水平不断改善，然而近年来空气质量却急剧下降。生活水平的提升导致人们对各种室内环境的要求也越来越高。人们对于室内环境的重视让室内环境检测系统的需求越来越大，对室内环境检测系统的功能和质量要求也越来越高。在上述的背景下决定设计一个基于单片机的室内环境监控系统，它能实时自动地采集室内的环境数据，并分析数据传输到我们需要的界面。

室内空气品质(iaq)在健康方面的影响：美国环保署(epa)调查表明:在美国，iaq问题是有关全民健康的首要问题之一，受其影响的美国人口多达3000万,造成的经济损失超过了400亿美元每年，这些数字令人触目惊心。加拿大卫生组织调查表明：68%的疾病与室内环境污染有关，其中80%-90%的癌症与居住环境和生活习惯有关；湖南省相关部门对空气污染区及清洁区9-10岁儿童为调查对象，研究空气污染对儿童免疫力的影响，结果显示:污染区儿童的免疫能力仅为清洁区儿童免疫能力的1/3；据统计，我国每年有11 万人因iaq不好而导致死亡。有了前车之鉴，对于大环境的空气治理，我们在习主席生态文明思想的领导下，坚持“绿水青山就是金山银山”的理念，加大环境的治理力度，减少有害气体和物质的排放，相比于之前的空气质量明显有所提高。同理室内空气环境我们也不能忽视，

国外早在1965年，荷兰学者biersteker等进行了第一个系统的、大规模的室内与室外空气质量关系的研究，并建立了一套室内与室外空气质量关系的模型。由于当时在国外空气质量问题引起了许多呼吸健康疾病和急性中毒的症状，所以开展了环境监测相关的实际工作和科学研究。上个世纪60年代开始，由于工业排放引起的空气污染，美国和很多其他国家的居住着出现急性刺激和急性中毒症状，甚至引起中毒性肝炎或是过敏性紫癜。这些问题在当时社会上引起了很大的震动，从而推动了许多与室内空气质量的相关研究。如今的空气检测系统也已经完成了完全自动化监测和预警并且通过整个空调系统进行室内空气更新调整的功能实现。

2. 研究内容与预期目标

研究内容：研究自行设计并实现一个具备温湿度、甲醛、一氧化碳为一体的多功能监测的系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测，与硬件设计部分配合完成室内环境监测系统的总体方案设计。大分为以下几个模块，包括：传感器数据采集与处理模块、报警、显示模块。以单片机为控制核心，以温度、湿度、甲醛、一氧化碳传感器为测量元件，以小型液晶显示器为显示模块，构成的室内环境监测系统。

预期目标：实时显示当前传感器所检测到的各个参数值,并且能够实时显示当前室内环境的温湿度、甲醛、一氧化碳的浓度值，实现超过安全数值报警的功能。

3. 研究方法与步骤

研究方法以及步骤如下：

1. 根据一般家庭室内的需求，再结合成本预算选择适合室内使用的甲醛传感器，一氧化碳传感器和温湿度传感器，显示模块使用小型液晶显示屏，电源模块使用外接的5v电源，单片机选用STC89C51或者STC89C52，报警模块使用一个蜂鸣器。

2. 根据需求设计系统电路，在keil软件上进行电路仿真模拟，确定本研究课题的可行性。

3. 电源模块实现对单片机和显示模块的供电，单片机模块实现对整个系统的控制和对传感器采集的数据处理。

4. 显示模块使用液晶显示屏幕显示传感器的检测数据。设计程序通过usb转接线把程序稍进单片机，让单片机执行程序，系统开始监测室内的环境。

5. 当室内环境二氧化碳含量不超过空气的0.1%，一氧化碳不超过10mg/m3，甲醛不超过0.1mg/m3，数据不在安全范围内时蜂鸣器自动报警。

主程序设计主要为检测数据的判断，传感器的检测数据通过信号调理和A/D转换传进单片机，并且由单片机进行数据的处理，通过以下的程序流程判断室内环境二氧化碳含量是否超过空气的0.1%，一氧化碳是否超过10mg/m3，甲醛是否超过0.1mg/m3，若数据有任何一个不再标准范围内，则触发报警电路，通过蜂鸣器报警。实现环境的监测和环境污染的报警功能。

4. 参考文献

1. 程文红．基于stc89c52天燃气气体泄露报警器的设计[d]．大庆：东北石油大学，2014

2. 焦琪，樊泽明．便携式危险气体报警器的研究与设计[j].2011

3. 郭波，张征，许思思．有毒有害气体报警器智能检定装置的研制[j]．中国测试，2015，41(5)：75—78．

5. 工作计划

1月15 ——3月13日 查阅相关资料并学习其内容，进行课题调研，撰写开题报告；

3月14日——3月27日 提交开题报告，进行系统整体设计；

3月28日——4月10日 搭建模型与调试；