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SMT实验室环境监测系统的研制 　　摘要：介绍了SMT实验室环境实时监测系统的研制。叙述了系统的硬件组成和各个功能电路的设计，介绍了系统软件设计流程图。本系统经实验室实际测试，效果良好。 　　关键词：SMT实验室；单片机最小应用系统；传感器检测；声光报警。 　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）03-0496-02 　　SMT为表面贴装技术（Surface Mount Technology）的简称，是目前电子加工行业中较先进的一种生产技术和工艺。SMT生产设备是高精度的机电一体化设备，对环境的清洁度、湿度和温度都有特定的要求，此外，电子焊接产生的烟雾含有焊料颗粒及CO、CO2等有害气体，影响到实验人员的身体健康。为此，我们开发了SMT实验室环境实时监测系统。本系统通过SHT11传感器实时采集、通过LCD1602液晶实时显示温度和湿度，实验管理人员可根据显示信息控制和调节实验室的温度和湿度；系统通过MQ2传感器模块实时监测实验室内部电子烟雾，当检测回流焊炉有烟雾逸出时，系统发出声光告警并打开换排气设备，以确保实验人员的身体健康。 　　1 系统硬件设计 　　1.1 系统组成 　　本实验室环境实时监测系统由STC 89C51单片机最小应用系统、传感器检测电路、液晶显示电路、声光报警电路等组成。监测系统电路框图如图1 所示。 　　1.2传感器检测电路 　　SMT实验室环境温度应为17～28℃，相对湿度应为45～70%RH。SHT11传感器温度测量范围为-40～+123.8℃、湿度测量范围为0～100%RH，本设计用SHT11采集实验室温度和湿度信息。SHT11 传感器采用Vcc、GND进行5V供电、采用SCK、DATA进行通信，分别连接单片机的P1.0 与P1.1 端口。 　　气敏元件的MQ2传感器可以很灵敏的检测到空气中的烟雾气体，本设计利用DF Robot的模拟烟雾传感器 （MQ2）模块监测回流焊炉逸出的烟雾。传感器模块有输出、接地和电源三个引脚，采用5V供电；输出的电压信号接单片机的P3.3 端口，通过模块上电位器设置阈值，当传感器检测信号达一定程度时，模块输出一个信号。调节电位器可改变阈值大小，顺时针调节阈值增大，逆时针调节阈值减小。 　　1.3 液晶显示电路 　　传感器所采集到的环境温度和湿度通过液晶显示，实验管理员根据液晶显示的情况，调节实验室的温湿度。本设计选用LCD 1602液晶，它是一种专门用来显示数字、符号等的点阵型液晶模块，它有若干个点阵字符位组成，并且每个点阵字符位都可以显示一个字符。LCD1602 的DB0～DB7接到单片机的P0口，3条控制线RS、R/W、E分别接到P2.0、P2.1、P2.1端口，液晶模块采用+5.0V电源供电。 　　1.4 声光报警电路 　　当MQ2传感器模块监测到回流焊炉设备烟雾逸出时，模块由外部中断1（P3.3端口）向单片机发出中断申请，单片机控制声光报警电路工作。本设计报警电路中声音报警部分是由一个PNP三极管、蜂鸣器以及基极电阻组成，通过P2.3输出方波（频率f1）控制晶体管电路驱动蜂鸣器报警；光报警部分是由一个2kΩ 电阻与发光二极管组成，通过P2.4输出方波（频率f2）控制LED 指示灯闪烁报警；安全控制电路由常开继电器和排气扇组成，通过P2.5输出高电平信号，使常开继电器闭合，接通风机电源排气扇工作，实现实验室换气，确保人员安全。 　　2 系统软件设计 　　本系统采用Keil C51 程序编写，分为系统主程序、温湿度子程序、液晶显示子程序、中断服务程序四部分。 　　2.1主程序 　　单片机上电后，单片机首先执行初始化操作，液晶屏显示为初始信息TEM：NO；HUM：NO，然后调用读取SHT11转换后的温度和湿度数据子程序，最后调用液晶显示子程序并更新温度和湿度值。主程序流程图如图2 所示。 　　2.2 温湿度测量子程序 　　温湿度测量子程序主要完成单片机接收SHT11 检测到由实验室当前温湿度转换而来的数字信号，STC89C51单片机先向SHT11传感器发送命令时序， 在Pl.0输出低电平来触发SHT11， 然后在每条DATA 线上输出一位命令数据， 再给出SCK高电平触发SHT11锁存数据，当发送完命令后要依次读取各SHT11数据线上的返回位， 以作为是否重新发送的依据。当SHT11完成测量后， 先置时钟线为低电平，使SHT11内的锁存器输出数据， 然后再读取数据，直到接收完一字节数据为止， 且要在第9 个时钟给出应答位。 　　2.3 中断服务程序 　　中断服务程序包括T0的中断服务子程序和外部中断1的中断服务子程序两部分。 　　定时器T0设在工作方式1，定时周期为10 ms