2.系统总体方案设计

2.1系统设计思路

设计原则:

（1）可靠性

在系统设计时的每一个环节，可靠性都是设计单片机系统的前提与保障，更是第一原则。从以下几个方面提高系统的可靠性:使用性能高的元器件;布线电路板时与接地必须是合理的;对供电电源和输入输出通道采用抗干扰措施;进行软硬件滤；系统自诊断功能等。

（2）操作维护方便

在系统软硬件设计时，要降低操作者的知识的局限，操作方便与维护便捷也是考虑的因数。同时系统应具备快速的故障诊断程序，如果发生故障时能进行定位，方便维修。

（3）性价比

单片机的优势不仅在于体积小，功率低等优点，更在于高性价比。性价比是衡量一个单片机系统能否拥有广阔的市场占有率。所以在设计时在保持高性价比的前提小，尽可能降低成本，比如简化电路。

2.2 系统硬件选型

    在硬件设计选取上，整个系统的运作由单片机（STC89C52）控制、监测气体功能由MQ211气敏传感器模块实现、检测温度和湿度功能由SHT11温湿度传感器模块实现、检测PM2.5的功能由灰尘传感器DSM501实现、设置报警上限功能由按键模块实现、显示功能由LCD液晶模块实现、蜂鸣器报警功能。这七大模块组成了环境检测系统的各项功能。

2.3 STC89C52单片机技术介绍

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 

单片机总控制电路如下图2—1：

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。论文网

主要特性

STC89C52RC单片机:

8K字节程序存储空间；

512字节数据存储空间；

内带4K字节EEPROM存储空间;

可直接使用串口下载；

AT89S52单片机:

8K字节程序存储空间；

256字节数据存储空间；

自带2KB的EEPROM存储空间;

3系统硬件设计

3.1系统硬件结构   

在硬件结构设计中，选用了AT89C52单片机作为控制芯片。I/O接口，低电压，低功耗等许多优点是该芯片的丰富的内部资源；内置看门狗电路，包含串口程序烧录功能，使用快捷方便，可以进行C语言编写程序，容易实现。温湿度测量方面选用SHT11芯片，该芯片不仅内置A/D转换芯片，而且管脚接线简单，测量精度较高等优点，气敏传感器使用多气体测量传感器MQ211,可以测试多种可燃气体的功能，简单有效。灰尘传感器使用灰尘测量传感器DSM501可以精确测量PM2.5值。A/D转换模块选用ADC0831，其接口电路比较简单，价格成本低廉等优点，满足本设计的需求，该芯片为一路八位数转换芯片需求。环境监测系统硬件结模构图如图3-1：

 温湿度传感器                    STC89           

                             C52                LCD显示器