基于MCU控制的环境检测系统设计

胡敏++卢亚平

摘 要：随着生活节奏加快的同时，人们对工作和居家环境的安全、方便、舒适更为关注。设计一款环境检测系统，它能通过环境温湿度检测、环境空气质量检测、光照度检测等，来提醒人们注意室内外空气质量、温湿度和光照度，减少外出或采取防护措施。且采用触摸屏技术，符合人们的操作习惯。在设计方案上，进行了硬件电路的设计及软件程序的编写。整个系统结构简单，成本低廉，安全可靠。

关键词：环境检测 MCU 传感器 设计方案

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（a）-0053-02

随着社会节奏的加快，人们生活中的方方面面都变的更为紧密。生活节奏逐渐加快的同时，人们也对传统的居住提出了更高要求。如今，人们早已不单单要求拥有一个简洁的物理空间，而更为关注居家环境的安全、方便、舒适。因此，设计一款具有环境检测功能的系统。该检测系统可以实现对室内外环境的检测，并通过显示器件呈现给人们当前的室内外环境参数，使之更加人性化，智能化。系统配有环境温湿度检测、环境空气质量检测和光照度检测功能，并使用触摸屏技术代替传统的按键，以提醒人们，特别是敏感人群应尽量避免高强度户外锻炼，外出时做好防护措施，从而提高人们的居住生活质量。整体设计效果图如图1所示。

控制盒里安放MCU控制器，并安装触摸屏。室外安装各类传感器，以便及时检测并反映室内外环境参数。它主要有以下功能：（1）液晶触摸和显示功能：为满足系统人机交互性能友好，采用TFT液晶显示和触摸屏技术，通过液晶显示当前的空气质量、温湿度和光照度的数据，并用触摸屏技术进行界面的操作和控制，实现对周围环境和空气的动态测量。（2）计时功能：同时采用DS1302外部时钟电路，它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，为系统提供一个精确的时间，判断春夏秋冬四季。（3）环境检测功能：加入三种环境传感器，对当前环境的空气质量、温度、潮湿度和光照度进行测量，当检测到室外湿度较大、尘埃较多且空气质量重度污染或阴霾天气时，提醒人们注意关闭窗户，减少外出，若外出要带好口罩。

1 总体方案设计

按照项目设计方案，控制器主要以单片机作为控制核心，同时配有环境温湿度检测、环境空气质量检测等功能。并使用了触摸屏技术代替了传统的按键。控制器具有如下几部分组成。即：单片机主控电路、触摸屏电路、SD卡读写电路、DS1302时钟电路、温湿度检测电路、空气质量检测电路、室外光照度检测电路等组成。如图2所示。

采用STC单片机作为核心，它具有强大的处理能力，选用SSD1289驱动器驱动带触摸3.2寸TFT彩色液晶显示器，STC单片机通过并行数据口将数据写入到SSD1289图形显示数据区即可实现图像的显示。该显示输出涉及触摸技术和SD卡快速存储技术。采用SD卡存储提供更多的存储空间，丰富显示图象，满足用户视觉，提高了人机界面友好度，如图3所示，显示电路是系统设计的关键部分，是构成人机对话的基本方式。

2 系统软件设计

整个系统由单片机STC12LE5A60S2为控制核心，多传感器信息融合，组成检测单元，提高系统描述环境的能力。根据获取的环境信息，有效、完整、可靠的在显示屏上显示出来。使用单片机C语言编程和Keil uVision2编译器软件，调试各模块的相互协调性。编程采用了模块化设计思路，即分模块设计，有利于程序的调试和后续的维护升级。程序设计思路如图4所示，系统初始化涉及定时器/中断初始化、TFT复位/清屏初始化、SD卡复位初始化和DS1302初始化。初始化完成后程序将进入大循环周而复始的执行有关子程序。

3 结语

本项目设计一款具有环境检测功能的系统，将空气质量、温湿度和光照度等环境参数融入到设计理念中，采用柔性化设计思维，对当前环境实时检测，用户通过触摸显示屏可以方便的查看各个环境信息和时间日期，提醒人们及时作好防护措施，提高了系统的人性化。本设计具有成本低、安装方便等特点，适合普通家庭、办公室、会议室等场合。

参考文献

[1] 魏立峰，王宝兴.单片机原理与应用[M].北京：北京大学出版社，2006.

[2] 徐爱钧.单片机原理与应用—基于Proteus虚拟仿真技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 卢亚平，宋天麟，李宋翔.基于MCU控制的智能插座设计[J].微型机与应用，2013，23（32）：68-70.

[4] 夏军，唐民钦.基于ZigBee技术的智能窗帘控制器设计[J].广西科学院学报，2014，30（1）：4-7.endprint