51单片机的家居空气质量监测系统proteus仿真设计

本设计仅供参考
51单片机的家居空气质量监测系统（proteus仿真+程序+原理图+PCB）
原理图：Altium Designer或Protel 99 SE
仿真版本：proteus8.9
程序编译器：keil 4
编号：C0038
资料下载链接

功能描述：
1、可同时检测温度、湿度、PM2.5浓度并同时在液晶上面显示；
2、可以通过按键设置温度上下限、湿度上下限和PM2.5浓度上限报警值；
3、超限启动声光报警提醒；

实物图：

仿真图（源文件）：

原理图（提供源文件）：

PCB图（提供源文件）：

源程序（提供源文件）：
读取温度

/*********************************************************/
// 读取DHT11的一帧数据，湿高、湿低(0)、温高、温低(0)、校验码
/*********************************************************/
void ReadDhtData()
{    	 
	uchar HumiHig;		// 湿度高检测值
	uchar HumiLow;		// 湿度低检测值 
	uchar TemHig;			// 温度高检测值
	uchar TemLow;			// 温度低检测值
	uchar check;			// 校验字节 
	
	DHT11_P=0;				// 主机拉低
	DelayMs(20);			// 保持20毫秒
	DHT11_P=1;				// DATA总线由上拉电阻拉高

	Delay10us();	 		// 延时等待30us
	Delay10us();
	Delay10us();

	while(!DHT11_P);	// 等待DHT的低电平结束
	while(DHT11_P);		// 等待DHT的高电平结束

	//进入数据接收状态
	HumiHig = DhtReadByte(); 	// 湿度高8位
	HumiLow = DhtReadByte(); 	// 湿度低8为，总为0
	TemHig  = DhtReadByte(); 	// 温度高8位 
	TemLow  = DhtReadByte(); 	// 温度低8为，总为0 
	check   = DhtReadByte();	// 8位校验码，其值等于读出的四个字节相加之和的低8位

	DHT11_P=1;				// 拉高总线

	if(check==HumiHig + HumiLow + TemHig + TemLow) 		// 如果收到的数据无误
	{
		temp=TemHig; 			// 将温度的检测结果赋值给全局变量temp
		humi=HumiHig;			// 将湿度的检测结果赋值给全局变量humi
	}
}

显示函数

/*********************************************************/
// 1602液晶写命令函数，cmd就是要写入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{ 
	LcdRs_P = 0;
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=cmd;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;	
}


/*********************************************************/
// 1602液晶写数据函数，dat就是要写入的数据
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
	LcdRs_P = 1; 
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=dat;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;
}


/*********************************************************/
// 1602液晶初始化函数
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
	LcdWriteCmd(0x38);        // 16*2显示，5*7点阵，8位数据口
	LcdWriteCmd(0x0C);        // 开显示，不显示光标
	LcdWriteCmd(0x06);        // 地址加1，当写入数据后光标右移
	LcdWriteCmd(0x01);        // 清屏
}


/*********************************************************/
// 液晶光标定位函数
/*********************************************************/
void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
{
	// 第一行
	if(line==0)        
		LcdWriteCmd(0x80+column); 
	 // 第二行
	if(line==1)        
		LcdWriteCmd(0x80+0x40+column); 
}


/*********************************************************/
// 液晶输出数字（PM2.5的）
/*********************************************************/
void LcdPrintNum1(uint num)
{
	LcdWriteData(num/100+48);					// 百位
	LcdWriteData(num%100/10+48);			// 十位
	LcdWriteData(num%10+48); 					// 个位
}


/*********************************************************/
// 液晶输出数字（温湿度的）
/*********************************************************/
void LcdPrintNum2(uchar num)
{
	LcdWriteData(num/10+48);					// 十位
	LcdWriteData(num%10+48); 					// 个位
}



/*********************************************************/
// 液晶输出字符串函数
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
	while(*str!='�')
		LcdWriteData(*str++);
}


/*********************************************************/
// 液晶显示内容初始化
/*********************************************************/
void LcdShowInit()
{
	LcdGotoXY(0,0);										// 液晶光标定位到第0行第0列
	LcdPrintStr(" PM2.5:   ug/m3 ");	// 显示内容
	LcdGotoXY(1,0);										// 液晶光标定位到第1行第0列
	LcdPrintStr("T:   C   H:  %RH");	// 显示内容
	LcdGotoXY(1,4);										// 温度单位摄氏度上面的圆圈符号
	LcdWriteData(0xdf);	
}

按键扫描函数

/*********************************************************/
// 按键扫描
/*********************************************************/
void KeyScanf()
{
	if(KeySet_P==0)		// 判断设置按键是否被按下
	{
		EA=0;
		
		/*将液晶显示改为设置温度的页面****************************************************/
		LcdWriteCmd(0x01);				  	
		LcdGotoXY(0,0);
		LcdPrintStr("Temperature Set ");
		LcdGotoXY(1,0);
		LcdPrintStr("      -    C    ");
		LcdGotoXY(1,10);	 					
		LcdWriteData(0xdf);			

		LcdGotoXY(1,4);	 					// 在液晶上填充温度的下限值	
		LcdPrintNum2(AlarmTL);	
		LcdGotoXY(1,7);	 					// 在液晶上填充温度的上限值
		LcdPrintNum2(AlarmTH);

		LcdGotoXY(1,5);	 					// 光标定位到第1行第5列
		LcdWriteCmd(0x0f);				// 光标闪烁
		
		DelayMs(10);	  					// 去除按键按下的抖动
		while(!KeySet_P);	 				// 等待按键释放
		DelayMs(10);					  	// 去除按键松开的抖动

		/*设置温度的下限值****************************************************************/
		while(KeySet_P)						// “设置键”没有被按下，则一直处于温度下限的设置
		{
			if(KeyDown_P==0)				// 判断 “减按键“ 是否被按下		
			{
				if(AlarmTL>0)					// 只有当温度下限值大于0时，才能减1
					AlarmTL--;
				LcdGotoXY(1,4);	 			// 重新刷新显示更改后的温度下限值	
				LcdPrintNum2(AlarmTL);  		
				LcdGotoXY(1,5);				// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);					// 延时
			}
			if(KeyUp_P==0)		  		// 判断 “加按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmTL<99)	   		// 只有当温度下限值小于99时，才能加1
					AlarmTL++;
				LcdGotoXY(1,4);	 	 		// 重新刷新显示更改后的温度下限值
				LcdPrintNum2(AlarmTL);
				LcdGotoXY(1,5);				// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);					// 延时
			}	
		}

		LcdGotoXY(1,8);
		DelayMs(10);	  					// 去除按键按下的抖动
		while(!KeySet_P);	 				// 等待按键释放
		DelayMs(10);					  	// 去除按键松开的抖动

		/*设置温度的上限值****************************************************************/	
		while(KeySet_P)	  				// “设置键”没有被按下，则一直处于温度上限的设置
		{
			if(KeyDown_P==0)				// 判断 “减按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmTH>0)  				// 只有当温度上限值大于0时，才能减1			
					AlarmTH--;
				LcdGotoXY(1,7);	 	  	// 重新刷新显示更改后的温度上限值
				LcdPrintNum2(AlarmTH);
				LcdGotoXY(1,8);				// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);					// 延时
			}
			if(KeyUp_P==0)			   	// 判断 “加按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmTH<99)	 			// 只有当温度上限值小于99时，才能加1
					AlarmTH++;
				LcdGotoXY(1,7);				// 重新刷新显示更改后的温度上限值 	
				LcdPrintNum2(AlarmTH);
				LcdGotoXY(1,8);				// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);					// 延时
			}								 
		}

		/*将液晶显示改为设置湿度的页面****************************************************/
		LcdWriteCmd(0x01);				  	
		LcdGotoXY(0,0);
		LcdPrintStr("  Humidity Set  ");
		LcdGotoXY(1,0);
		LcdPrintStr("      -   %RH   ");		

		LcdGotoXY(1,4);	 					// 在液晶上填充湿度的下限值	
		LcdPrintNum2(AlarmHL);	
		LcdGotoXY(1,7);	 					// 在液晶上填充湿度的上限值
		LcdPrintNum2(AlarmHH);

		LcdGotoXY(1,5);	 					// 光标定位到第1行第5列
		
		DelayMs(10);	  					// 去除按键按下的抖动
		while(!KeySet_P);	 				// 等待按键释放
		DelayMs(10);
		
		/*设置湿度的下限值****************************************************************/
		while(KeySet_P)				 		// “设置键”没有被按下，则一直处于湿度下限的设置
		{
			if(KeyDown_P==0)				// 判断 “减按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmHL>0)	 				// 只有当湿度下限值大于0时，才能减1
					AlarmHL--;
				LcdGotoXY(1,4);				// 重新刷新显示更改后的湿度下限值 	
				LcdPrintNum2(AlarmHL);
				LcdGotoXY(1,5);				// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);
			}
			if(KeyUp_P==0)			  	// 判断 “加按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmHL<99)	  		// 只有当湿度下限值小于99时，才能加1
					AlarmHL++;
				LcdGotoXY(1,4);	 		 	// 重新刷新显示更改后的湿度下限值
				LcdPrintNum2(AlarmHL);
				LcdGotoXY(1,5);	  		// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);					// 延时
			}	
		}

		LcdGotoXY(1,8);
		DelayMs(10);	  					// 去除按键按下的抖动
		while(!KeySet_P);	 				// 等待按键释放
		DelayMs(10);					  	// 去除按键松开的抖动
		
		/*设置湿度的上限值****************************************************************/
		while(KeySet_P)				   	// “设置键”没有被按下，则一直处于湿度上限的设置
		{
			if(KeyDown_P==0)		 		// 判断 “减按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmHH>0)			  	// 只有当湿度上限值大于0时，才能减1
					AlarmHH--;
				LcdGotoXY(1,7);	 		 	// 重新刷新显示更改后的湿度上限值
				LcdPrintNum2(AlarmHH);
				LcdGotoXY(1,8);		   	// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);
			}
			if(KeyUp_P==0)				 	// 判断 “加按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmHH<99)				// 只有当湿度上限值小于99时，才能加1
					AlarmHH++;
				LcdGotoXY(1,7);	 			// 重新刷新显示更改后的湿度上限值	
				LcdPrintNum2(AlarmHH);
				LcdGotoXY(1,8);	 			// 重新定位闪烁的光标位置
				DelayMs(350);					// 延时
			}	
		}

		/*将液晶显示改为设置PM2.5的页面****************************************************/
		LcdWriteCmd(0x01);				  	// 设置界面的显示框架
		LcdGotoXY(0,0);
		LcdPrintStr("   PM2.5 Set    ");
		LcdGotoXY(1,0);
		LcdPrintStr("        ug/m3   ");
		LcdGotoXY(1,4);								// 显示当前的报警值
		LcdPrintNum1(AlarmPM);				

		LcdGotoXY(1,6);	 							// 光标定位到第1行第6列
		DelayMs(10);	  							// 去除按键按下的抖动
		while(!KeySet_P);	 						// 等待按键释放
		DelayMs(10);
		
		while(KeySet_P)				 				// “设置键”没有被按下，则一直处于光强下限的设置
		{
			if(KeyDown_P==0)						// 判断 “减按键“ 是否被按下
			{
				if(AlarmPM>1)							// 只有gAlarmPM大于1才能减1								
					AlarmPM--;				
				LcdGotoXY(1,4);						// 液晶光标定位
				LcdPrintNum1(AlarmPM);		// 刷新改变后的报警值
				LcdGotoXY(1,6);
				DelayMs(200);							// 延时一下
			}
			if(KeyUp_P==0)			  			// 判断 “加按键“ 是否被按下
			{
			if(AlarmPM<999)							// 只有gAlarmPM小于999才能加1
					AlarmPM++;				
				LcdGotoXY(1,4);						// 液晶光标定位
				LcdPrintNum1(AlarmPM);		// 刷新改变后的报警值
				LcdGotoXY(1,6);
				DelayMs(200);							// 延时一下
			}	
		}

		/*完成设置，退出前的处理**********************************************************/
		LcdWriteCmd(0x0C);	  						// 取消光标闪烁
		LcdShowInit();										// 液晶显示为检测界面的

		DelayMs(10);	  									// 去除按键按下的抖动
		while(!KeySet_P);	 								// 等待按键释放
		DelayMs(10);					  					// 去除按键松开的抖动

		Sector_Erase(0x2000);			 				// 存储之前必须先擦除
		EEPROM_Write(0x2000,AlarmTL);			// 把温度下限存入到EEPROM的0x2000这个地址
		EEPROM_Write(0x2001,AlarmTH);			// 把温度上限存入到EEPROM的0x2001这个地址
		EEPROM_Write(0x2002,AlarmHL);			// 把湿度下限存入到EEPROM的0x2002这个地址
		EEPROM_Write(0x2003,AlarmHH);			// 把湿度上限存入到EEPROM的0x2003这个地址
		EEPROM_Write(0x2004,AlarmPM/100);	// 把PM2.5存入到EEPROM的0x2004和0x2005这两个地址
		EEPROM_Write(0x2005,AlarmPM%100);
		
		EA=1;
	}	
}

主函数

/*********************************************************/
// 主函数
/*********************************************************/
void main(void)
{
	uchar i;				// 循环变量
	uint ret;				// 保存PM2.5测量结果

	LcdInit();				    	// 液晶功能初始化
	LcdShowInit();					// 液晶显示初始化
	UartInit();							// 串口初始化
	AlarmInit();						// 报警值初始化

	while(1)
	{
		/*PM2.5的读取*/
		ret=0;											// 清零测量结果
		for(i=0;i<10;i++)						// 将最新的20个测量结果求和
		{
			ret=ret+Value[i];
		}
		ret=ret/10;									// 再除以20求得平均值
		pm=((ret*5)/1024.0)*180;		// 将读取到的电压值转换为灰尘浓度值	
		LcdGotoXY(0,7);							// 液晶定位到第0行第6列
		LcdPrintNum1(pm);						// 显示测量结果
		
		/*温湿度读取*/
		EA=0;
		ReadDhtData(); 							// 检测温湿度数据;
		EA=1;
		LcdGotoXY(1,2);	 						// 定位到要显示温度的地方
		LcdPrintNum2(temp);					// 显示温度值
		LcdGotoXY(1,11);						// 定位到要显示湿度的地方
		LcdPrintNum2(humi);					// 显示湿度值
		
		// 报警判断
		AlarmJudge();						
		
		/*按键扫描和延时*/
		for(i=0;i<30;i++)
		{
			KeyScanf();								// 按键判断
			DelayMs(10);
		}
	}
}

论文报告：