基于51单片机的矿井安全检测系统使用51单片机作为系统主控,LCD1602进行显示同时系统集成了ADC0808和烟雾传感器、甲烷传感器,二者结合测量环境烟雾值,同时使用DHT11温湿度传感器获取环境温湿度值,使用L298N驱动风扇,利用继电器模拟门通风,同时红外传感器检测是否有人在,有人时自动开启灯光进行照明。
一、硬件设计
2、仿真
如下图,这是本次设计电路图,通过Proteus仿真首先继续测试
2、PCB
仿真调试完毕,开始设计本次设计的PCB,原理图和PCB如下:
二、软件设计
1、DHT11
#include "DHT11.h"sbit Data=P3^0; //数据线
uchar rec_dat[9]; //储存数据
void DHT11_delay_us(uchar n)
{while(--n);
}
void DHT11_delay_ms(uint z)
{uint i,j;for(i=z;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);
}/*
主机(单片机)发送起始信号:
1.主机先拉高data。
2.拉低data延迟18ms。
3.拉高data并延迟等待(通过此操作将单片机引脚设置为输入)。
*/
void DHT11_start()
{Data=1;DHT11_delay_us(2);Data=0;DHT11_delay_ms(25); //拉低延时18ms以上Data=1;DHT11_delay_us(30); //拉高 延时 20~40us,取中间值 30us
}/*------------------------------------------------接收八位二进制
------------------------------------------------*/
uchar DHT11_rec_byte() //接收一个字节
{unsigned char i,dat=0;for(i=0;i<8;i++) //从高到低依次接收8位数据{ while(Data); //等待进入低电平while(!Data); //等待50us低电平过去DHT11_delay_us(8); //延时60us,如果还为高则数据为1,否则为0 dat<<=1;//移位(低位补零)使正确接收8位数据,数据为0时直接移位if(Data==1) //数据为1时,使dat加1来接收数据1dat+=1;while(Data); //等待数据线拉低 } return dat;
}/*------------------------------------------------接收40bit数据(具体的温湿度)
1.主机先把data线拉高(io设置为输入)。
2.从机把data线拉低,主机读取data线电平,直到低电平结束(大约50us)从机拉高data线后,延迟40us左右(28~70us之间)主机再次读取data线电平,如果为低电平,则为“0”,如果为高电平,则为“1”。
3.继续重复上述1,2步骤累计40次。
------------------------------------------------*/
uchar T_H;
uchar tem, hum;
void DHT11_receive() //接收40位的数据
{uchar R_H,R_L,T_L,RH,RL,TH,TL,revise; DHT11_start();//发送起始信号:if(Data==0){while(Data==0); //等待拉高 DHT11_delay_us(40); //拉高后延时80usR_H=DHT11_rec_byte(); //接收湿度高八位 R_L=DHT11_rec_byte(); //接收湿度低八位 T_H=DHT11_rec_byte(); //接收温度高八位 T_L=DHT11_rec_byte(); //接收温度低八位revise=DHT11_rec_byte(); //接收校正位DHT11_delay_us(25); //结束if((R_H+R_L+T_H+T_L)==revise) //最后一字节为校验位,校验是否正确{RH=R_H;RL=R_L;TH=T_H;TL=T_L;} tem = TH;hum = RH;/*数据处理,转换为字符,方便显示*///湿度rec_dat[0]=(RH/10);rec_dat[1]=(RH%10);rec_dat[2]=' ';rec_dat[3]=' ';//温度rec_dat[4]=(TH/10);rec_dat[5]=(TH%10); rec_dat[6]=' ';}
}
2、ADC0808
//ADC各个控制引脚
sbit OE = P0^0;
sbit EOC = P0^1;
sbit START = P0^2;//ADC地址引脚
sbit ADDA = P0^3;//ADC初始化
void ADC0808_Init()
{START=0;OE = 0;
}//获取ADC值
unsigned int ADC0808_ReadData(unsigned char channel)
{unsigned char temp=0;unsigned int dis=0;if(channel==0){ADDA=0;}else{ADDA=1;}START=1;START=0; while(EOC == 0);OE = 1;temp=P2;dis = temp*1.0/255*100; OE = 0;return dis;
}
3、主程序
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "delay.h"
#include "DHT11.h"
#include "KEY.h"
#include "Timer0.h"//ADC各个控制引脚
sbit OE = P0^0;
sbit EOC = P0^1;
sbit START = P0^2;//ADC地址引脚
sbit ADDA = P0^3;//jiang22Q
sbit Motor1 = P3^1;//电机、led引脚定义
sbit Motor2 = P3^2;sbit relay = P3^3;sbit buzzer = P0^6;sbit Sen = P0^7;
sbit Led = P3^4;sbit CLK = P0^4;//ADC初始化
void ADC0808_Init()
{START=0;OE = 0;
}//获取ADC值
unsigned int ADC0808_ReadData(unsigned char channel)
{unsigned char temp=0;unsigned int dis=0;if(channel==0){ADDA=0;}else{ADDA=1;}START=1;START=0; while(EOC == 0);OE = 1;temp=P2;dis = temp*1.0/255*100; OE = 0;return dis;
}unsigned int Co_val=0;
unsigned char mode=0;
unsigned char keyNum=0;
unsigned char start=0;unsigned char i=0;
unsigned long val_all=0;void main()
{//LCD初始化LCD_Init();//ADC0808初始化ADC0808_Init();//定时器初始化Timer0_Init();//显示提示LCD_ShowString(1, 1, "CO:");LCD_ShowString(2, 1, "t:");LCD_ShowString(2, 7, "h:");Motor1=0;Motor2=0;while(1){val_all=0;for(i=0; i<20; i++){val_all += ADC0808_ReadData(1);}//测量PM2.5和甲醛值Co_val = val_all /20;//获取温湿度DHT11_receive();//湿度过高,开启除湿if(hum > 60){Motor1=1;}else{Motor1=0;}if(tem >= 30){Motor2=1;}else{Motor2=0;}if(Co_val >= 13){relay=1;buzzer=0;}else{relay=0;buzzer=1;}if(Sen==0){Led=0;}else{Led=1;}//显示数据LCD_ShowNum(1, 5, Co_val, 3);LCD_ShowNum(2, 3, tem, 3);LCD_ShowNum(2, 9, hum, 3);delay(500);}
}void Timer0_Routine() interrupt 1
{TL0 = 0xFF; //设置定时初始值TH0 = 0xFF; //设置定时初始值CLK = ~CLK;
}
三、项目演示
程序运行,LCD显示温湿度、烟雾、甲烷信息。
将手放置再红外上,led灯亮起,这时表示有人。
用手捂住DHT11,温度会上升,当温度超过阈值,风扇进行转动
使用点燃纸巾的纸巾,放置再烟雾传感器上,继电器滴答一下,表示已经开门通风。
四、项目总结
本次设计使用51单片机实现了一个矿井安全检测,实现了实时检测气体状态,并实行自动开窗等,LCD实时显示数据,同时有检测人员状态而开灯的功能,详情参考我的bilibili:
基于51单片机的矿井安全检测系统_哔哩哔哩_bilibili