无线环境监测传感器系统设计

基于MSP430F149的无线环境监测传感器系统设计

许亮,刁修睦,周辉军,李淑霞

摘要: 为了提高环境参数采集的自动化水平, 提升效率, 设计了无线传感器系统。本系统运用了传感器技术、通信技术和单片机技术, 实现了对环境温度、湿度、光照度以及可燃性气体浓度等参数的检测。它能够实时地与上位机进行无线通信, 满足对环境参数实时监测的要求。

关键字: MSP430F149; 温度; 湿度; 光照强度

引言

传感器技术与通信技术、计算机技术相结合构成的智能传感器以其较高的精度、良好的可靠性、功能的多样性等特点在过程控制以及信号监测中得到人们的关注, 已成为当今国内外研究的一大热点。本文设计了一种用于对环境信息进行实时监测的无线传感器系统, 在实际应用中能够对环境参数进行准确的测量并可靠传输, 体现了传感器系统数字化、智能化、无线化的优点。

该系统以MSP430F149 超低功耗微控制器为核心, 配置新式的微型低功耗传感器, 可实时地对所测环境的温度、湿度、光照强度、有害气体浓度等参数进行测量处理。采用电池供电,无线传输, 避免了布线的烦琐, 而且具有良好的便携性。

系统硬件设计

整个传感器系统包括微处理器模块( 16 位单片机MSP430F149、日历时钟芯片、复位电路及外围电路) 、传感器测量模块( 温湿度传感器、光照强度传感器、半导体型可燃气体敏感元件MQ306A) 、存储器模块( Flash 存储器SST25VF020) 、数据通信模块( 串口通信、无线通信) 、电源模块( LT1962EMS83.3、

LT1761ES5- 5、LTC3459ES6) , 系统框图如图1。

微处理器模块

MSP430F149 是TI 公司生产的一款超低功耗单片机, 能够在1.8 V～3.6 V 电压、1 MHz 的时钟条件下运行, 具有5 种节电模式, 耗电流为0.1μA～400μA, 能够在数据检测时充分节电, 满足电池供电下

的节能要求; 具有强大的处理能力(RISC 结构、8MHz 晶体、驱动指令周期125 ns) 和丰富的片内外设( 60 KB+256B Flash、2 KB RAM、12 位A/D 转换,2 个串口/SPI 接口, 48 个I/O 口等) 。

PCF8563 是Philips公司推出的一款工业级具有I2C 总线接口的低功耗多功能时钟/日历芯片。PCF8563 的多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能可完成各种复杂的定时服务, 甚至可为单片机提供看门狗功能。该器件的内部时钟电路、振荡电路、低电压检测电路( 1.0 V) 以及两线制I2C 总线通讯方式不但使外围电路更加简洁, 而且增加了芯片的可靠性。而且,每次读写数据后, 内嵌的字地址寄存器自动产生增量。其连接电路如图2。

传感器测量模块

光照强度传感器

该系统选用了TI 公司的TSL230B 来测量环境周围的光线强度。该器件采用先进的LinCMOS TM 工艺, 主要由多晶硅光电二极管和单片CMOS 电流频率集成转换器构成。不需外接元件即可完成高分辨率的光照度/频率转换。可将一定光谱的光转换成电流, 再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率。输出方波或者三角波的频率完全由光照幅度决定, 分辨率高, 可以直接与微处理器相连, 如图3所示。S0、S1 为灵敏度控制端, 实际上是通过改变器件上方的感光面积来调整灵敏度; S2、S3 为满量程选择端; OUT 为频率信号输出端, 进入单片机的捕获输入, 通过计算两次捕获时间内计数器的数值差, 便可以计算出输出频率值, 根据图4 所示的频率- 能量关系曲线图对照, 从而得到光线强度( 单位: μW/cm2) 。

温度湿度传感器

温度、湿度的测量采用瑞士Sensirion 公司研制的SHT11 型智能化湿度/温度传感器, 它采用CMOSens 专利技术(CMOS 和传感器技术的融合) ,外形尺寸仅为7.5 mm×5 mm×2.5 mm。SHT11 具有I2C 总线接口, 接口电路简单, 并具有数字式输出、免调试、免标定、一致性好的特点。

SHT11 内部主要包括相对湿度传感器、温度传感器、放大器、A/D 转换器、校准存储器( E2PROM) 、随机存取存储器(RAM) 、状态寄存器、循环冗余校验码(CRC) 寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路; 可给出全校准相对湿度及温度值输出; 具有露点值计算输出功能; 湿度值输出分辨率为14 位, 温度值输出分辨率为12 位, 并可编程为12 位和8 位; 具有数据传输校验功能。此传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点, 其工作原理如图5 所示。

气敏传感器

该系统采用半导体型可燃气体敏感元件MQ306A, 此传感器是一种二氧化锡型半导体气敏元件, 具有灵敏度高、稳定性高、寿命长、驱动电路简单、电信号输出大等特点, 适合家庭、工厂、商业场所可燃气体的泄漏检测。该传感器通过固定或可调外接负载电阻上电压的变化获得元件电阻的变化。测量电路将传感器的输出信号经过一个低通巴特沃思滤波器和低功耗运算放大器LMV324 实现阻抗匹配, 进入单片机

MSP430F149 的12 位A/D 转换, 得到电阻变化值。然后根据MQ306A 的灵敏度特性曲线图反映器件电阻和气体浓度之间的关系。

存储器模块

存储器模块采用超捷( SST) 公司的SST25VF020, 它以高效能超快闪( SuperFlash) 技术为基础, 采用标准的8 引脚SOIC 封装及超薄型WSON 封装, 使用较少的引脚, 与EEPROM 等非易失性内存解决方案相比, 可减少电路板空间、耗能及成本。提供最新自动地址增值(AAI) 资料写入模式, 相较于单一字节资料写入模式, 能将整个闪存的资料写入时间减少50%。SST25VF020 大小为2Mbit , 具有低功耗、灵活快速擦除、能够进行写保护等特点。

数据通信模块

无线通信模块采用挪威Nordic 公司研制的nRF401 无线收发器件, nRF401 可工作在

433.92MHz/434.33 MHz ISM频段。它采用FSK 调制解调技术, 抗干扰能力强, 并采用PLL 频率合成技术,

频率稳定性好, 发射功率可达10dB, 接收灵敏度达-105dB, 数据传输速率可达20 kb/s, 工作电压范围为

+3V～5V。nRF401 无线收发器外围电路简单,并可直接与单片机串口连接, 设计中工作频率锁定在434.33 MHz。

nRF401 的ANT1 和ANT2 引脚分别是接收时低噪声接收放大器LNA 的输入, 以及发送时发射功率放大器( PA) 的输出。天线可以以差分方式连接到nRF401, 一个50 Ω的单端天线也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401, 目前实际应用中距离可达300 m 左右。

本系统用RS232 串口实现PC 机与传感器系统间的串行通信, 利用MAX3232 进行驱动。

电源模块

系统采用3节5号电池供电, 利用LT1962、LT1761、LTC3459ES6 电源器件为单片机、传感器等提供

合适的工作电压。

系统软件设计

单片机测控软件设计

测控程序利用MSP430 系列单片机配套的开发环境IAR Embedded Workbench 开发, 它同时支持汇编语言和C 语言编写。本系统采用C 语言来开发测控程序, 利用MSP430 系列单片机的JTAG 接口,通过TI 公司所带的仿真器FET 可以方便的进行程序调试和代码下载。所有程序采用模块化设计, 主流程如图6 所示。

上位机软件设计

上位机控制软件使用VC++6.0 和Access2002进行编程设计, 按其功能主要分为数据处理模块和数据

库模块, 如图7。

数据处理模块主要完成数据的屏幕显示、报表的打印输出等功能。数据库模块主要实现数据记录的查询、统计、删除、打印等功能。数据库提供了多种约束条件进行快速查询, 如按时间段查询、传感器类型查询、测控机查询等, 统计数据可以表格、动态曲线、直方图等形式显示。

结束语

本系统实现了计算机在有线系统不能或者难以控制受控对象的场合( 特别是恶劣环境下的作业现场) 下, 对传感器系统采集数据的实时无线监测。系统具有较低的功耗, 能在各种环境下进行数据的采集与处理。

无线环境监测系统设计

唐山师范学院本科毕业论文 题目无线环境监测系统的设计 学生 22222 指导教师姜丽飞讲师 年级 2008级 专业电子信息科学与技术 系别物理系 唐山师范学院物理系 2012年5月

郑重声明 本人的毕业论文（设计）是在指导教师姜丽飞的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文（设计）作者（签名）： 年月日

目录 标题 (1) 中文摘要 (1) 1 引言 (1) 2 系统硬件设计 (1) 2.1 设计目标 (1) 2.2 方案选择 (1) 2.3 系统结构 (2) 2.4 电路设计 (3) 3 系统软件设计 (6) 3.1 通信协议 (6) 3.2 系统软件 (7) 4 系统性能测试方法及测试结果 (7) 4.1 温度测量 (7) 4.2 光照测试...................................... (7) 4.3 主机与各从机通信距离及响应时间测试 (8) 5 结束语........................................... . (8) 参考文献................................. . (9) 致谢....................................... ...... .. (10) 附录.................................................................................................... (11) 外文页........................................... .. (12)

基于单片机的室内环境智能化监测系统设计说明

2016届毕业生毕业设计说明书 (原创保证能用) 题目: 基于单片机的室环境智能监测系统设计 院系名称：专业班级： 学生：学号： 指导教师：教师职称：

2016 年05月25日

摘要 随着社会的发展，科学技术的提升，生产生活的不断优化，人们的生活水平也在随之不断提高，因此人们也开始越来越重视室环境发舒适程度。住宅不仅是家庭团聚和生活的场所，而且还是人们生活的重要物质保障，但随着装修材料的肆意使用和生活用品的日益广泛，居住环境的隐患大幅度提高，室环境污染已成为严重影响现代人类健康的杀手之一，严重影响着人们的生产生活。因此尤为重要的便是室环境的监测，不仅要灵敏的检测出各种有害气体的浓度大小，也要具有报警功能，可以时刻提醒危险。当下市面上也有很多监测室环境的装置仪器，但其大部分价格偏高而且功能相对单一局限，因此非常需要能够综合监测室温湿度和有害气体的智能系统。 本设计主要运用了如下几方面的功能： 1．将单片机和温湿度、气体传感器相连接，实现实时采集和读取室温湿度值以及监测气体浓度，达到预期效果。 2．利用LCD完成了显示电路的设计。 3．利用蜂鸣器报警功能，当气体浓度值和温湿度值超过设定的标准值时，实现自动报警功能。 4．当温湿度超限时，LCD显示器可以立即提示并结合发光二极管报警，当气体浓度超限时采用发光二极管报警。

关键词：单片机；声光报警；LCD显示电路；室环境监测 Title The design of indoor environmental intelligent monitoring system based on the Single Chip Microcomputer Abstract With the development of society, the improvement of science and technology, the continuous optimization of production and life, people's living standards have been improved, so people have begun to pay more attention to the indoor environment. Residence is not only the place of family party and life, but also an important material guarantee of people's lives. But with the wanton use of decoration materials and daily necessities, the hidden danger of the living environment is greatly improved. Indoor environment pollution has become one of the serious killer on the modern

基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现

南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动

Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers

无线环境监测模拟装置

无线环境监测模拟装置无线环境监测模拟装置 全国一等奖全国一等奖 电子科技大学电子科技大学 王康王康王康 胡航宇胡航宇 耿东晛耿东晛 摘要摘要 本作品以MSP430单片机为核心， 利用数字温度传感器以及光敏电阻采集温度和光照信息；通过ASK 调制和调谐式解调（Tone Decoder）进行数据通讯，并采用CSMA 方式解决了多个节点公用同一信道的问题；采用存储转发机制以及对被转发的数据包赋予生命周期的方法，实现了自动转发功能以及对新节点加入和离开的自动识别。探测节点全部采用通用器件，以60mW 左右的平均功耗实现了节点间0.7m 以及转发方式下1.4m 的通讯距离，在达到指标要求的前提下降低了功耗和成本。 关键词：ASK 调制，Tone Decoder， CSMA，存储转发； 一、 方案论证与比较 1.1调制方案选择调制方案选择：： 方案1：采用FSK 调制，优点是具有较强的抗干扰能力。缺点是解调部分的硬 件较为复杂。 方案2：采用ASK 调制，优点是调制和解调的电路都相对简单，缺点是抗干扰 能力较差。通过在干扰较小的频段选择合适的载频，并通过窄带滤波能够消除大部分干扰，所以本作品选择了ASK 调制方式。 1.2解调方案选择解调方案选择：： 方案1：对ASK 信号放大与窄带滤波后，进行包络检波，再通过门限判决的方 法解调。该方案的成本低，缺点是抗干扰能力很差，窄带滤波器容易偏频，难以调试。 方案2：对ASK 信号放大后，采用调谐式解调器（Tone-Decoder）进行解调， 解调器本身是个窄带锁相环，能够省去窄带滤波器，且本身抗干扰能力较强；本作品中采用该方案。 1.3多点通讯方案选择多点通讯方案选择：： 多个节点间共用了同一个通信信道，因此在主机以及多节点之间涉及到信道复用问题。我们对比了以下方案： 方案1：采用时间分隔机制的信道复用，如主-从式的轮询点名或令牌环网络。 考虑到数据转发功能的实现必然要有多台主机，主-从式网络只允许一台主机显然不合适，而令牌环网络在节点随机离开后也会出现令牌无法传递的问题。并且，当节点编号未知时，依次搜索255个节点耗时很长。 方案2：基于碰撞侦测机制的信道复用，如A LOH A 、CSMA 等方式。优点是网络 中每个节点都可以作为主机，随时可以主动发送数据到任何其他节点。缺点是数据包可能因随机碰撞而丢失，且通讯延迟不可预计。但题目中要求5秒较为宽裕，而被传输的信息都是缓变量，允许进行多次重发。其中CSMA 方式在发送前进行载波侦听，不会出现A LOH A 在信道拥挤时将信道完全阻塞的现象，所以选择了CSMA 方式进行信道复用。 系统整体框图如图1，每个节点都采用低功耗的MSP430单片机对环境参数

智能家居环境监测系统设计与实现

智能家居环境监测系统设计与实现 智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输，实现家居电器的智能控制，随着4G网络的快速发展，智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。 一、智能家居环境监测系统总体设计 基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测，其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，三是监测室内各种生活家电的状态等。系统设计中，基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点，通过ARM微处理器实现嵌入式编程，然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。通过该系统，采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。 二、智能家居环境监测系统详细设计 2.1室内环境信息采集功能 通过部署在室内的传感器节点，实现无线传感器网络的室内环境信息采集，以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能，需要将传感器节点进行良好的部署和优化，以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。 2.2 室内环境信息传输功能 传感器节点采集相关的网络信息后，通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点，汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器，以便服务器进行处理。信息传输过程中，为了实现高效数据传输和分发，需要将数据进行压缩和存储，实现传感器网络的聚簇作用，同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载，需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。 2.3 室内环境信息处理功能 数据传输到服务器后，环境监测装置负责处理采集到的数据信息，发现相关的信息超过用户设置的预警值，则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，同时将收集的信息存储到服务器数据库中。逻辑业务处理将数据统计分析和预测结果发送到相关界面，以便用户查看和分析。 三、Zigbee无线传感网络系统硬件设计

智能环境监测系统的设计说明

智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment

摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and

无线发射接收系统设计与实现

无线发射接收系统设计与实现 摘要: 此系统采用了无线发射和接受实现双向的全双工无线通信。通过使用C51单片机实现对系统的数据采集、信号收发进行控制。用硅光片进行对阳光是否照射的采集，DS18B20进行温度信息采集。该系统是一个独立系统，能够在一定范围内进行数据采集并且将数据通过无线传输到数据接收模块。 关键词:无线传输；单片机；数据采集 1 引言 对于环境信息采集是很普遍的，但是将采集的信息如何传输就是关键，传统的系统都是用有线的方法，不仅要铺设线路，而且不方便，可移植性差。随着无线技术的不断发展，无线在各个领域中的应用也不断增加，通过嵌入式系统，用无线的方式实现数据的采集和传输是最好的解决方法，不仅简化了实施的难度，而且成本相对较低。 本文主要是以C51单片机为控制核心，用无线接收发射装置来实现环境数据采集系统。 2 系统目的 设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成(实际制作2个)。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。 探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃;光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用三节干电池串联，单电源供电。 监测终端用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。 每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。

水环境监测信息管理系统

水环境监测信息管理系统 由于水环境受到污染源的排放、地形、气候及供需水条件、季节变化、突发性水污染事故等因素的影响，其水质水量是随着时间和空间而变化的，具有较强的易变性和突发性。因此，对区域范围水环境进行高效、高精度的时空连续动态监测，具有十分重要的意义。 水环境监测信息管理系统是当前我国大力推进的水利信息化的重要组成部分，是实现水资源可持续利用的重要手段，可及时、准确地掌握区域水资源质量的状态、分布和变化规律，预测事故隐患，并在事故突发后辅助管理人员生成应急方案。 水环境监测信息管理系统，采用在线的水质水量监测传感器、变送及控制器，以连接异地、异质传感器或现地设备的广域计算机网络、数据库为基础，实现水环境要素的实时、多维、多源、高效、高精度的在线自动监测，以及监测信息的获取、存储、分析、管理、表达评估和辅助决策。 系统主要功能包括： （1）系统集成了数据库管理系统、地理信息系统和水质预测模型的管理系统，能够实时、直观地对区域水环境信息进行可视化表达，自动响应监测值超标的紧急情况并给出应对措施建议，配合系统的自动警报和决策支持功能，系统实现对区域水相关数据的动态管理，提高区域水环境管理的自动化程度。 （2）系统监测数据查询，包括静态查询和动态显示。静态查询功能辅助用户从地图或对象列表框中选择查询监测对象，反馈相应监测数值，并可将检索数值进行作图和输出；动态显示功能允许用户定义多个监测对象的动态数据框，当系统自动读取数据库时，地图中的动态数据框将更新显示该对象的最新监测和预测值。 （3）预测功能对用户选择的监测对象和参数进行水质预测，并将预测数值同已有监测值一起进行画图和输出，也可将预测数值实时显示在动态数据框中，并将预测数据作为警报触发值进行判断。 （4）通过定义区域内各监测参数的评价等级和关联颜色，对各类水体的实时监测值用不同颜色进行空间标识，从而为用户直观地获取水体水质评价信息提

环境监测信息系统总体设计方案

环境保护信息系统总体设计方案 环境监测信息系统 总体设计方案 - 1 -

目录 环境监测信息系统总体设计方案 -------------------------------------- 错误!未定义书签。 1 引言------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 - 1.1设计思想 -------------------------------------------------------------------------------------5- 1.2设计背景 -------------------------------------------------------------------------------------5- 1.3参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------6- 2 系统概述 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.1系统设计原则 -------------------------------------------------------------------------------6- 2.2系统目标与运行环境 ---------------------------------------------------------------------7- 2.3需求分析 -------------------------------------------------------------------------------------8- 3 系统总体设计---------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.1 系统物理结构 ------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3.1.1 系统流程图 -------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3.1.2 技术要求 ---------------------------------------------------------------------------- - 13 - 3.1.3 系统体系结构---------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.2子系统功能描述及实现---------------------------------------------------------------- -14- 3.2.1 系统总体结构---------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.2.2 子系统结构 ------------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.3各子系统功能模块的实现 ------------------------------------------------------------ -21- 3.3.1信息输入模块 ---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.2 信息修改模块---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.3 信息查询功能---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.4 信息分析功能---------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.3.5 信息输出功能---------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.3.6 其它功能 ---------------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.4软件结构图 ----------------------------------------------------------------------------------- - 24 - 3.4.1应用软件的设计思想 -------------------------------------------------------------- - 24 - 3.4.2软件系统总体架构 ---------------------------------------------------------------- - 25 - 4 开发过程--------------------------------------------------------------------------------------- - 26 - 4.1系统开发环境----------------------------------------------------------------------------- -26- 4.2总体进度计划 ----------------------------------------------------------------------------- -26- 4.3经费预算 ----------------------------------------------------------------------------------- -27- 5 软件设计标准 -------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 5.1 用户界面-------------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 5.2 硬件接口-------------------------------------------------------------------------------------- - 28 -

无线环境监测模拟装置(D题)

无线环境监测模拟装置（D题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。 二、要求 1．基本要求 （1）制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。 （2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。 （3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于10cm。在0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。 2．发挥部分 （1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B 之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。

（2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于5s 的条件下，使探测距离D+D1达到50cm。 （3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。 （4）其他。 2．发挥部分 （1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B 之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。 （2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于5s 的条件下，使探测距离D+D1达到50cm。 （3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。 （4）其他。 三、说明 1．监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕5圈制成。线圈直径为（3.4±0.3）cm（可用一号电池作骨架）。天线线圈间的介质为空气。无线传输载波频率低于30MHz，调制方式自定。监测终端和探测节点不得使用除规定天线外的其他耦合方式。无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。 2．发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。3．测试各探测节点的功耗采用图2所示的节点分布图，保持距离D+D1=50cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。电流测试电路见图3。图中电容C为滤波电容，电流表采用3位半数字万用表直流电流档，读正常工作时的最大显示值。如果D+D1达不到50cm，此项目不进行测试。

无线环境监测模拟装置(完整版)

目录 摘要...................................................................... 错误！未定义书签。Abstract .................................................................... 错误！未定义书签。1方案设计.. (1) 1.1理论分析 (2) 1.2设计方案论证与选择 (2) 1.2.1探测点和控制终端处理器的选择 (2) 1.2.2无线收发芯片的选择 (2) 1.2.3温度传感的选择 (3) 1.2.4光电传感的选择 (3) 1.2.5 显示器件的选择 (3) 1.3整体系统设计框图 (4) 2各模块的硬件设计与核心电路 (5) 2.1自制无线收发电路 (5) 2.1.1无线发射电路 (5) 2.1.2 无线接收电路 (5) 2.2传感模块 (7) 3 DS18B20无线收发模块程序流程图 (8) 参考文献： (10) 附录1 完整电路图 (11) 附录2实物图照片 (12) 附录3 软件程序源代码 (14)

2009年全国大学生电子设计竞赛试题 无线环境监测装置 摘要：本系统是由单片机AT89C52作为主控芯片，选用DS18B20作为 环境的温度采集芯片，以及用光电传感器对周围环境的光照进行探测。把DS18B20采集回的当前环境下的温度数据和光电传感器采集回来的光照情况的数据传送给探测点的AT89C52,进行相关的数据处理。然后把信息通过无线发射模块传送给控制终端的无线接收模块。在控制终端把接收回来的数据经过主控芯片AT89C52进行处理。然后传送给LCD12864，对探测点的温度和光照情况进行实时显示。经过测试，自制的无线收发模块，其无线传输载波频率为27MHZ 完全符合要求，探测时延在2s以内，天线与探测点的距离在50厘米以上，有比较好的数据传输功能。温度数据经过编码后通过无线传输的精度控制在1摄氏度以内。整个系统基本上达到了设计要求。 关键字：单片机AT89C51,无线发射，无线接收，DS18B20，LCD12864。 Abstact:This system uses the AT89C52 microcontroller as the master chip, chosing DS18B20 as the environmental temperature collecting chips and using the photoelectric sensors to detect the ambient light. The temperature data from DS18B20 and the data from the optical sensors, about the current environment, are transmitted to the AT89C52.Then the associated data is processed. And the processed data is transmited to the control terminal of the wireless receiver module through the wireless transmitter module.In the control terminal, the received data is processed by the master chip AT89C52 and then send it to LCD12864. Lastly the detection point temperature and light conditions in is real-time displayed.Test proves that the self-produce wireless transceiver module is accurate, the wireless carrier frequency of 27MHZ fully comply with the requirement and the detect delay is 2 s or less. The distance between the antenna and the detection point is 50 cm or more.This proves that transmission capability is fine. The precision of temperature data encoded through wireless transmission is 1 degrees. All prove that the system meets the design requirements fully. Keywords: SCM AT89C51, wireless transmitters, wireless receivers, DS18B20, LCD12864.

室内空气质量检测仪设计毕业设计论文

目录 概述 (1) 1本课题的主要研究内容、方法及总体设计 (3) 1.1 课题设计的内容 (3) 1.2课题设计的方法 (3) 1.3总体方案设计 (3) 1.3.1系统框图 (3) 1.3.2功能设定 (3) 2 空气质量检测仪的硬件设计 (5) 2.1 空气质量检测仪系统简介 (5) 2.1.1 系统硬件结构及原理 (5) 2.2 STC89C52单片机简介 (5) 2.2.1STC89C52主要性能参数： (6) 2.2.2时钟电路模块 (7) 2.2.3复位电路模块 (8) 2.3传感器的选用 (8) 2.3.1气体传感器 (8) 2.3.2温度传感器 (11) 2.4模数转换电路设计 (14) 2.5声光报警电路设计 (16) 2.6液晶显示电路设计 (16) 2.6.1LCD1602的基本参数及引脚功能 (16) 2.6.2LCD1602的指令说明及时序 (18) 2.6.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (19) 2.6.4LCD1602的一般初始化过程 (19) 2.7按键电路设计 (20) 2.8电路电源设计 (20) 2.9本章小结 (20) 3空气质量检测仪的软件设计 (22) 3.1 系统软件设计思路 (22)

3.1.1 编程语言的选择 (22) 3.1.2 软件功能需求 (23) 3.2软件模块设计 (24) 3.2.1主程序模块 (24) 3.2.2AD转换模块 (25) 3.2.3液晶显示模块 (26) 3.2.4声光报警模块 (26) 3.2.5按键模块 (26) 3.3本章小结 (26) 4系统调试 (27) 4.1系统硬件调试 (27) 4.1.1 常见的硬件故障 (27) 4.1.2硬件调试方法 (27) 4.2 系统软件调试 (27) 4.3本章小结 (28) 结论 (29) 1主要结论 (29) 2展望 (29) 参考文献 (30) 致谢 (31) 附录 (32) 附录一 (32) 附录二 (33)

环境监控系统的设计1

本科毕业设计（论文） （2011届） 题目环境监控系统的设计 学院物理与电子工程学院 专业电子信息工程 班级08电子信息工程（2）班 学号 学生姓名 指导教师 完成日期2011年3月

环境监控系统的设计Environmental Monitoring System Design 学生姓名： Student:LinChaoWei 指导教师 Advisor:Lecturer Wang Yang 台州学院 物理与电子工程学院School of Physics&Electronic Engineering Taizhou University Taizhou,Zhejiang,China 2011年3月 Mar.2011

摘要 环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，能够对环境温度、亮度和湿度等模拟信号的采集，并显示相应值，对相应参数超出预定范围进行报警及能通过串口通信在上位机进行显示，得以更好了解环境温度、亮度和湿度，对监控环境起到极大的作用。 关键词 温湿度亮度传感器；环境监控；单片机；报警

Abstract Environmental monitoring system is a comprehensive use of computer network technology,database technology,communication technology, automatic control technology,sensor technology,a new computer network, provides a computer technology as the foundation,based on the centralized management mode of monitoring automation,intelligent and efficient technical means,to environment temperature,brightness and humidity analog signal acquisition,and display the corresponding to the corresponding parameter values,beyond a predetermined range of alarm and can through the serial communication to the host computer for display,to better understand the environmental temperature and humidity,brightness,to monitor the environment plays a great role. Key words Temperature and humidity brightness sensor;environmental monitoring; single chip microcomputer;alarm