最近设计了一个项目基于单片机的车内环境监测系统,与大家分享一下:
一、基本介绍
项目名:车内环境监测
项目编号:mcuclub-cl-023
单片机类型:STC89C52、STM32F103C8T6
具体功能:
1、通过DHT11检测温湿度
2、通过MQ-135检测有害气体浓度
3、通过人体热释电检测是否有人,如果有人,若有害气体浓度大于设置最大值,则声光报警,并自动开启通风系统
4、通过按键设置有害气浓度最大值、手动控制通风
5、通过显示屏显示测量数据
扩展功能:通过蓝牙,将数据发送到手机端,并可远程控制通风
二、51实物图
单片机型号:STC89C52
板子为绿色PCB板,两层板,厚度1.2,上下覆铜接地。元器件基本上为插针式,个别降压芯片会使用贴片式。
供电接口:TYPE-C
三、51仿真图
仿真软件版本:proteus8.9
电路连线方式:网络标号连线方式
注意:部分实物元器件仿真中没有,仿真中会用其他工作原理相似的元件代替,这样可能导致实物程序和仿真程序不一样
四、32实物图
单片机型号:STM32F103C8T6
板子为绿色PCB板,两层板,厚度1.2,上下覆铜接地。元器件基本上为插针式,个别降压芯片会使用贴片式。
供电接口:TYPE-C
五、原理图
软件版本:AD2013
电路连线方式:网络标号连线方式
注意:原理图只是画出了模块的引脚图,而并不是模块的内部结构原理图
六、PCB图
由原理图导出,封装很大一部分都是作者自己绘制,不提供封装库,只提供连接好的源文件。中间有一个项目编号,隐藏在单片机底座下,插入单片机后不会看到。
两层板,上下覆铜接地。
七、系统框图
本设计以单片机为核心控制器,加上其他模块一起组成此次设计的整个系统,其中包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了单片机控制器,其主要作用是获取输入部分的数据,经过内部处理,逻辑判断,最终控制输出部分。输入由五部分组成,第一部分是温湿度检测模块,通过该模块检测当前环境的温湿度;第二部分是(氨气、苯)空气质量检测模块,通过该模块可以检测当前环境中的氨气和苯浓度;第三部分是人体热释电检测模块,通过该模块可以检测当前车内是否有人;第四部分是按键模块,通过该模块可以切换界面、设置阈值、等;第五部分是供电模块,通过该模块可给整个系统进行供电。输出由三部分组成,第一部分是显示模块,通过该模块可以显示监测的数据以及设置的阈值;第二部分是继电器模块,检测到车内有人,且检测到车内有害气体浓度大于设置的最大值进行声光报警子哦对那个打开通风继电器。除此之外,蓝牙模块既作为输入又作为输出,蓝牙模块和手机进行连接,可以将监测的数据传输到用户手机端,用户也可以通过手机端发送指令控制继电器的工作及其模式的切换。具体系统框图如图所示。
八、软件设计流程
系统的主流程图如图所示。在主程序中:首先对各个模块进行初始化,随后进入while主循环,在主循环中,首先进入第一个函数按键函数,该函数主要分为两部分,第一部分为调用按键扫描函数获取按键键值,第二部分通过键值进行相应的处理操作,包括切换界面、设置阈值等;紧接着进入第二个函数监测函数,该函数主要通过调用相应的驱动函数获取测量值,并通过蓝牙模块将监测的数据传输到手机端,用户也可以通过手机端发送指令,设备根据用户发送的指令执行对应的处理;紧接着进入第三个函数显示函数,该函数显示监测值及阈值;最后进入第四个函数处理函数,有人且有害气体大于设置最大值,通风继电器闭合、并声光报警,否则取消声光报警。
九、部分程序展示
软件版本:keil5
逻辑程序和驱动程序分开,分布于main.c和其他.c文件
void Manage_function(void)
{
if(flag_display == 0) //测量界面
{
if(flag_mode == 0) //如果处于自动模式
{
if(gas_value > gas_max && MAN == 0) //有人且有害气体大于设置最大值,通风继电器闭合、并声光报警
{
RELAY_TF = 0;
if(time_num % 20 == 0)
{
LED = ~LED;
BEEP = ~BEEP;
}
}
else
{
RELAY_TF= 1;
LED = 1;
BEEP = 1;
}
}
else //手动模式下,关闭声光报警
{
LED = 1;
BEEP = 1;
}
}
else //设置界面,关闭所有继电器及声光报警
{
LED = 1;
BEEP = 1;
RELAY_TF = 1;
}
}