基于单片机的室内无线环境监控系统

本科毕业设计（论文）

基于单片机的室内无线环境监控系统

学院物理与光电工程学院

专业电子科学与技术

(应用电子方向)

年级班别

学号

学生姓名

指导教师

2016 年6月

摘要

我们知道温湿度是温室大棚种植里面关键的环境变量,因此对温度和湿度进行监控成为温室大棚种植的重要任务之一。本系统是以温室大棚种植为背景，设计一个基于STC12C560S2单片机的温室内无线环境监控系统，可以远程监控温度和湿度。

温湿度传感器DHT21采集到室内的温度和湿度后，通过单总线将数据发送给上位机进行处理。单片机把处理好的数据经过SPI接口传输给无线收发模块NRF905。无线模块将数据进行打包，加上CRC检验码后，放入发送数据寄存器。系统等待NRF905启动发送模式，然后把温室度的数据和接收端的地址一起发送出去。

下位机的NRF905无线模块不断地检测空中的电磁波。当接收到与自身的地址相配的地址后，模块开始接收到数据。对数据进行解包，去除CRC检验码后，无线模块把数据存储在数据接收寄存器。下位机通过SPI接口读取数据，将温度和湿度显示在液晶屏上，同时判断是否需要启动报警。

系统采用C语言进行编程，同时可以通过按键对温度和湿度的报警范围进行设定。关键字:单片机，无线收发模块，温湿度传感器，室内环境

Abstract

We know that temperature and humidity are key environmental variables sin greenhouses planting,therefore to monitor temperature and humidity become one of the important tasks of greenhouses planting.This system is based on background of greenhouses planting.Designing a wireless environment monitoring system in greenhouse based on STC12C560S2 microcontroller. This system can remotely monitor and control temperature and humidity.

After temperature and humidity sensors DHT21 have collected the indoor temperature and humidity, the data is sent to the mastermachine for processing through the single bus. MCU processesthe data and then transmit to NRF905 wireless transceiver module through SPI interface.After packaging data and adding the check code into thedata,wireless module puts the data into register. The system wait for NRF905 starting delivery mode, and then the data of greenhouse and address is sent together to the receiving end.

TheNRF905 wireless module of slave machine continuously detects the electromagnetic waves in the air.When receiving matching address, the module began to receive data. To unpack the data after removing CRC check code, the wireless module stores the data in the data receive register. Slaver machine reads data from the SPI interface,and then displays the temperature and humidity on the LCD screen, and judges whether to start the alarm at the same time.

System uses the C language to program, and can be set alarm range of temperature and humiditythrough the button.

Key words:Single chip microcomputer, Wireless transceiver module, Temperature and humidity sensor, Indoor environment

目录

1绪论 (1)

1.1课题研究的背景和意义 (1)

1.2我国温室种植的发展及研究现状 (1)

1.3论文研究的主要内容 (2)

2室内无线环境监控系统总体方案 (3)

2.1系统设计的基本思想 (3)

2.2系统总体架构 (3)

2.3系统软件开发环境 (5)

3系统器件方案选择 (6)

3.1单片机选型 (6)

3.2温湿度传感器的选择 (7)

3.3无线收发模块选择 (8)

3.4液晶显示屏及稳压器件的选择 (9)

4硬件设计 (10)

4.1温湿度传感器的电路设计 (10)

4.2无线模块电路设计 (10)

4.3无线模块的工作方式 (11)

4.4液晶显示电路 (12)

5系统软件设置 (14)

5.1软件设计的总体架构 (14)

5.2温湿度传感器程序设计 (16)

5.3无线模块程序设计 (20)

5.4.1无线模块寄存器配置 (22)

5.4.2发送程序设计 (24)

5.4.3接收数据程序设计 (25)

5.4.4数据显示程序设计 (27)

5.4.5报警电路程序设计 (29)

结论 (30)

参考文献 (31)

致谢 (32)

1 绪论

1.1课题研究的背景和意义

温室大棚是一项重要的农业基础设施，通过温室给农作物提供适宜的湿度、水分、温度、空气、光照等生长条件，使农作物不受外界天气变化和季节变化的影响。这样不但能提高农作物的产量，而且可以生产反季节的产品。因此提高温室大棚种植技术，生产管理等方面具有重要意义。本文重点研究温室大棚的温湿度远程无线监控方面，旨在提高自动化生产水平，减少人力物力的投入，提高温室大棚的产量[1]。近年来，温室大棚已经逐渐发展到较高的水平，正在往自动化、智能化与网络化的方向发展，为了达到提高温室的环境监控能力的目的。而环境监控是为了对复杂的环境中使用的设备的运行状态进行监测，同时搭配各种环境因素进行监测诊断，从而决定采用何种控制策略和管理决策，以达到更好的经济效益[2]。

现有的监测系统大多数使用现场布线的方式，安装工作量较大而且成本较高。这种系统的覆盖范围比较小，而且线路长期工作容易被腐蚀或者老化，引发漏电等安全隐患，局限性明显[3]。将无线通信技术运用在监控方面，可以很好地解决现场布线方式的缺陷。无线技术很多优势，比如实时、低成本和便利等，可以说将无线通信技术应用到温室大棚里面，有助于改进环境监控技术，降低系统成本，提高自动化水平。

1.2我国温室种植的发展及研究现状

我国人口基数大，还是个农业大国，农业的发展受到很大的重视。传统的耕作方式已经满足不了社会的需求，因此要将现代化的技术运用到传统农业中，提高生产力，提高农产品的产量。这是目前的重点研究方向。而加强温室大棚的管理和控制也是目前研究的重要领域。传统的总线方式系统有很大的局限性，难以适应社会的发展。采用无线通信技术，可以远程数据采集监控，适应未来发展的需求。

近年来我国开展了许多对温室的无线传感器和网络技术相结合的探索，取得了一些成就。江苏大学的毛罕平教授等开发了一个温室内的全自动环境控制系统，可以很好地

实现对环境因素的综合控制，而且在我国温室环境监控中成功推广。在上海蔬菜高科技推广中心，建造了智能温室两栋，每栋占地一千平方米，每公顷的费用一千二百万元，智能温室主要控制因素有水分、湿度、温度、光照、肥料，并且使用各种小型机械完成施肥、覆膜、松土等功能，达到了国际领先水平。

总的来说，国内目前的温室控制技术还不成熟，还处在探索和发展的阶段。智能化、自动化程度相比于国外同类产品有一定的差距，需要进一步加强研究力度，才能取得长远的发展[4]。

1.3论文研究的主要内容

针对温室大棚种植需要对温度和湿度进行监控的需要，使用STC12C560S2单片机和NRF905无线收发模块，设计集合无线传输、数据处理、液晶显示和声光报警为一体的无线环境监控系统。本文将从以下几个方面进行研究：

（1）如何通过程序控制温湿度传感器DHT21，并采集到室内的温度和湿度。

（2）SPI通信协议。

（3）使用NRF905无线收发模块对采集的数据进行发送与接收。

（4）STC12C560S2单片机如何通过程序协调各个模块有序工作。

2室内无线环境监控系统总体方案

2.1系统设计的基本思想

本系统的处理和控制所采用的核心器件都是STC12C560S2单片机，该单片机是STC生产的单时钟/机械周期的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机。它的指令代码完全兼容传统的51单片机，但是速度快8-12倍。内部集成了8路高速10位A/D 转换模块，2路PWM，I/O口的资源丰富，因此被广泛地应用于各个领域[5]。

系统的组成分为两个部分：数据采集与发送部分和数据接收与显示部分。数据采集由温湿度传感器DHT21负责。这是一款单总线数字传感器，精度高，抗干扰能力强。单片机可以通过一个与DHT21连接的I/O口读取传感器采集到的40位数据，其中前16位是湿度数据，中间16位为温度数据，后8位作为校验码。上位机通过SPI接口将温度和湿度数据传输给NRF905进行打包发送。数据采集与发射部分不断重复采集与发送数据这个过程。

与下位机连接的NRF905处于等待接收状态，一旦接收到匹配的地址后，进行数据接收与解包，并通过SPI接口将数据传输给下位机进行处理。下位机将数据显示在LCD1602上，并且检测温湿度是否超过设定范围，以决定是否启动声光报警。数据接收与显示部分不断地重复上述过程。

这样整个系统实现了对数据的采集、无线传输、接收与显示，可以实时地远程监控室内的温度和湿度。监控范围可达数百米。

2.2系统总体架构

整个系统采用模块化的设计理念，其中上位机系统主要有温湿度传感器、无线发射模块和微处理器等主要模块组成，主要负责数据的采集与发送任务。下位机系统主要由无线接收模块、微处理器、液晶显示屏和报警装置等功能模块组成，用来实现数据的接收、显示与报警功能。

系统的结构框图如图2.1所示：

图2.1 系统总体结构框图

系统的主要器件包括单片机微处理器、无线收发系统和采集温室度的传感器。单片机在系统中的功能是数据处理和控制调度。它把温湿度传感器所采集到的数据信号经过处理之后，经过无线收发模块将数据发送出去。接收处理器控制无线模块进行数据接收，并且把接收到的数据通过液晶屏显示出来，同时判断是否要启动声光报警模块。

其中传感器和无线收发模块是本系统的关键。传感器的精度与性能是整个系统的稳定性与可靠性的关键。因此，在温湿度传感器采集到准确的室内环境参数的前提下，整个系统才能实现真正意义上的环境监控。

无线收发模块是温湿度数据采集与处理显示的桥梁，是实现远程监控室内环境参数的关键部分。从框图可以看出，传感器将采集到的数据传输给微处理器进行处理后，再发送给无线收发模块。无线发射模块将数据打包后，发送匹配地址给接收模块。接收模块只有在检测到与自己的地址相匹配的地址后，才进行数据的接收与数据解包。单片机检测到NRF905已经成功接收到数据后，马上将数据读取出来，进行数据处理，判断温度与湿度是否在允许的范围内，以此决定是否要启动声光报警，同时将温度值与湿度值在液晶屏上面显示出来。

温度和湿度的范围可以直接通过按键进行设定，操作简单，使得整个系统更加人性化。

2.3系统软件开发环境

本系统的软件开发选择的是keil software公司推出的Keil uVision4软件。它几乎支持所有8051内核的单片机，集仿真与调试与一体。在整个项目的软件编写与程序调试过程中，该软件都能满足，因为它集成了编辑器、编译器与仿真器。除此之外，该软件知道汇编和C语言编程，人机交互界面友好，容易学习。因此进行51单片机开发，该软件是首选[6]。

在编程语言方面，本系统的程序设计选择C语言进行编写。汇编语言涉及到很多底层的驱动和寄存器读写，编写较为麻烦，而C语言结构性强、可读性强并且容易维护，所以选择C语言能够提供本系统的编程效率[7]。

Keil uVision4的使用步骤如下：

（1）打开软件，在菜单栏选择“工程”后“新建工程”，选择对应的目标芯片，再配置一下软件。

（2）新建一个C语言源文件，保存到工程文件夹内，在文件名后加.c。

（3）择左方框中的Target 1文件夹展开，选择Souece Group1点击鼠标右键，选择增加文件到组，把C语言源文件添加进去。

（4）编译项目并且生成可以烧录到单片机存储器内部的HEX文件。

STC12系列单片机的内部已经固化了在线可编程系统即ISP，引导固件程序。通过ISP，用户可以很方面地把程序烧录到目标单片机内部。通过ISP，将编译好的项目中的HEX文件下载到单片机中运行验证。

值得注意的是，当单片机重新上电之后，它会首先运行内部固化的ISP程序。当重新上电后，单片机检测P3.0引脚是否有有效的程序下载命令，如果有就好下载用户程序，如果没有则跳到单片机内部的程序存储区，运行里面的用户程序。

3 系统器件方案选择

3.1 单片机选型

51系列单片机以其成本低，功耗低，能满足大多数工业控制和商业运用，因此被广发运用于各个领域，包括科学研究，教育等多方面。本系统的控制与处理的核心是一款STC12C560S2单片机，它也是8051内核的，可以兼容传统的51单片机指令集。

随着社会的进步，对于技术的要求也越来越高。特别是对于微处理器，要求其能以更快的速度去处理更大的数据量，而且功耗要越来越低。因此，传统的8051单片机在速度、程序存储空间和功能上，逐渐难以满足这样的需求。一些国内外的研究机构开始对传统的8051单片机进行改进。本系统所使用的STC12C560S2是一款由宏晶科技有限公司研制的增强型51单片机。这款单片机是单时钟/机械周期的，而传统的单片机是12个时钟/机械周期的，所以STC12系列单片机运行速度更快，是传统的51单片机的8-12倍。而且该单片机增加了加密技术，能保护内部分用户程序不被窃取。一般的工业应用，这款单片机都能满足使用要求。虽然功能更加强大了，但是单片机的体积并没发生改变，处理个别引脚的复用功能不同，其他的I/O口跟传统的51单片机完全兼容。它内部集成了许多模块，包括复位电路，看门狗电路，PWM输出和A/D转化电路等。

下面是该单片机的主要特性介绍[8]：

（1）是传统的51单片机的增强版，功能升级，不但支持先进的指令集，而且还兼容传统的8051单片机的一些指令集。除此之外，内部还加入了硬件乘法和除

法指令。

（2）单片机工作的频率范围更大，最高可达35MHz。

（3）用户的应用程序存储空间为60KB。

（4）40个I/O口引脚，大多数都具有复用功能。而且可以设置I/O口的工作模式，比如准双向口/弱上拉输出、强推挽输出、高阻输入和开漏输出等。

（5）单片机内集成了1280字节的RAM。

（6）比传统的51单片机多出一个16位的定时器，而且两路PCA也可以作为2个16位

定时器用。

（7）具有可以编程的时钟输出功能，T0在P3.4输出时钟，T1在P3.5输出时钟，BRTZ 在P1.0输出时钟。

（8）7路外部中断I/O引脚，既兼容了传统51的下降沿中断，还具有支持上升沿触发的PCA模块。

（9）具有SPI引脚，支持在线编程功能。

（10）两个全双工的UART。

P0口的作用主要有两个，一是用作地址或者是数据总线的低8位，另外就是当做普通的I/O口来使用。内部不带弱上拉。

P1口的复用功能较多，有ADC转换接口，SPI通讯接口等等。

P2口可以作为普通的I/O口来使用，也可以作为高8位的地址指针。

P3口有一些重要的复用功能，例如P3.0和P3.1可以作为串行通信的输入输出引脚，P2.3到P2.5引脚可以用作定时器与外部中断的输入端。

P4.7是复位引脚。

本系统使用的STC12C560S2单片机在上电复位后，各个端口为准双向模式。其中高电平为2V以上，低电平为0.8V以下。

3.2温湿度传感器的选择

传感器是可以把外界的模拟量通过敏感元件和转换电路，得到可以进行处理的电信号。它属于电子检测设备。从定义上来看，传感器是能够感受规定的被测量并且按照一定的规律转换成可用输出的信号的器件和装置。传感器在生活中随处可见，是自动化控制和智能领域的重要元件[9]。

DHT21是奥松公司生产的一款温湿度传感器，属于电容式的。这款温湿度传感器不但功耗低而且传输距离远，还具有自动校准功能[10]。该传感器在使用时要注意两点：一让采样周期大于或者等于最小值才不至于引起错误；二是与单片机的I/O口连接的时候，在连接线小于20米的情况下，最后加一个5K的上拉电阻。

DHT21可以同时测温度和湿度，是一款双用的数字温湿度传感器。它具有稳定性

好，使用寿命长的优点。元件内部集成了分别用来测湿度和温度的模块，采集湿度的传感器是电容式的，而采集温度的器件是一个NTC测温元件。通过一条DATA线就可以与单片机连接，进行读写操作。

从DHT21传输给单片机的数据为40位，其中前16位是湿度值，中间16位是温度值，后8位是校验码。也就是说，该传感器的湿度和温度的分辨率都是16位的。

3.3无线收发模块选择

收发模块是本系统里面另一个重要的组成部分，它是实现系统的实时监控，无线传输，远程控制等功能的关键。

系统的收发模块采用NRF905芯片搭建的一个电路。nRF905射频发射器芯片是由Nordic公司出品的一款低于1GHz无线芯片[11]。NRF905的工作频段有433MHz、868MHz和915MHz，而在我国使用的是433 MHz这一个免费的频段。如果不使用模块外部的声表滤波器，可以获得良好的通信效果。无线模块与单片机的通信是通过SPI接口来实现的，通过软件编程可以配置无线模块的通信频道、通信地址和输出功率。它的ShockBurstTM 模式可以配置成自动处理发送和接收的数字包字头，增加CRC检验功能，使模块之间更加可靠地完成数据的发送与接收。

另外，NRF905的功耗很低，如果以-10dBm的功率向外发送数据，它的工作电流为11mA，而当作接收端时，其工作电流为12.5mA。通过软件设置，可以让NRF905工作在不同模式，其中，空闲模式和掉电模式可以达到降低功耗的目的。

NRF905的基本特点如下[12]：

（1）可工作在433MHz的免费频段。还可以通过配置，使该模块工作在不同频段，达到多点通信和跳频通信的目的。

（2）传输速率高，可高达50kb/s。有效传输距离为300米。

（3）采用GFSK调制技术，抗干扰能力强，非常适合在工业控制场合。

（4）片内集成了8位与16位的CRC校验硬件，单对多通信的地址控制。

（5）工作电压为1.9V-3.6V，待机模式下的工作电流仅为2.5μA，可以实现超低功耗。

（6）不同模式的切换时间为650μs。

（7）内置SPI接口，通过编程设置通信地址。

（8）模块的接口间距为标准的2.54mm，方便安装连接。

3.4 液晶显示屏及稳压器件的选择

本系统通过液晶屏直接实时显示温度和湿度给用户，这里采用一款1602字符型LCD 显示屏。显示数据分为两行，每行16个字符。工作电压为4.5V-5.5V，工作电流为2mA。外围配置简单，价格较便宜，性价比高，因此被广泛的使用在工业设备和教学实验中。

单片机、温湿度传感器、液晶显示等模块的供电为5V，而NRF905的供电电压为3.3V，所以需要对系统的供电电源进行降压后，再对无线模块进行供电。本系统选择的3.3V稳压芯片为AMS1117。在该芯片的输入、输出端加上退耦、滤波电容后就可以为无线模块提供稳定的3.3V电压。

4 硬件设计

4.1温湿度传感器的电路设计

温度传感器的供电电源为5V，当连接距离少于20米时，DTH21的DATA引脚通过一个5KΩ的上拉电阻与单片机进行连接。

DHT21传感器的引脚特性如表4.1所示：

表4.1DHT21传感器的引脚特性表

管脚名称注释

1 VDD 供电3.3-5.5VDC

2 DATA 串行数据，单总线

3 GND 接地，电源负极

4 NC 空脚

在使用DHT21的过程中，要注意以下两点：

（1）如果器件工作在非规定的范围内，则在湿度的测量过程中可能会造成3%RH左右的短暂性的漂移信号。当返回到正常的工作环境后，器件可以慢慢恢复到校准状态。

若传感器长时间工作在非规定的范围，会加速器件的老化。

（2）为了使传感器测得的数据更加准确，应确保室内稳定相对稳定，这样才能测出相对准确的湿度值。在器件的放置时，应该使传感器远离发热量大的器件，同时保持传感器外壳良好痛风性。

4.2无线模块电路设计

无线收发模块是本系统的一个很重要的模块，是两个单片机实现通信的桥梁。采用NRF905来设计，可以满足系统设计的需求。

在使用该收发模块时，有以下几点需要特别说明：

（1）电源引脚的电压应为1.9V-3.6V。如果超过3.6V，会烧坏模块，所以一般采用3.3V

的电源给模块进行供电。

（2）模块的13引脚与14引脚要跟整个系统的逻辑地相连接。

（3）如果单片机没有集成硬件SPI，可以使用一般的I/O口，模拟SPI的读写时序，从而实现SPI通信。

（4）如果使用的微处理器是51系列单片机，模块引脚与P0口相接，需要加10K的上拉电阻，其他接口不需要。如果是与5V的单片机相连，最好加限流电阻，如果与3.3V 的单片机，可以直接跟I/O口相连。

4.3无线模块的工作方式

NRF905有四种不同的工作模式，分别为掉电模式、空闲模式、发送模式和接收模式。前两种是节电模式，后两种是正常模式。通过对TRX_CE、TX_EN和PWR_UP的设置来控制NRF905的工作模式。如表4.2所示：

表4.2 NRF905工作模式

PWR_UP TX_EN TRX_CE 工作模式

0 X X 掉电和SPI编程

1 X 0 Standby和SPI编程

1 0 1 RX

1 1 1 TX

无线模块工作在ShockBurst TM模式，为了降低功耗，使用模块片内的先入先出堆栈区，将数据从单片机内以高速发送出去。因此，即使是低俗的单片机，数据发送速度也可以非常高。这样数据在空中停留的时间变短，增强了抗干扰能力，提高系统可靠性。由于条件限制，系统还得考虑功耗问题。在此模式下，模块的平均工作电流减少，降低了能耗。

NRF905还会自动处理数据包头与CRC校验码。即发送数据时，自动加上数据包头与CRC检验码，在接收数据时，自动去掉数据包头与CRC校验码。数据在发送和接收完成的情况下，DR引脚都会被拉高。

NRF905的节能模式分别是关机模式和掉电模式。当模块工作在掉电模式下的时候，

电流很小，仅为2.5uA左右。当模块处于关机模式时，停止工作。系统不再进行接收或者发送数据，但是配置字中的数据将保存原来的状态。当系统处于等待接收状态时，功耗会非常低。此时，模块上的晶振仍处于工作状态。这种工作模式可以节能，因为工作电流很小。模块从空闲模式转换到接收或者发送模式的时间很短，仅为650us[13]。

4.4 液晶显示电路

液晶显示屏的种类很多，不同的设计需要选择不同的产品。本系统对液晶屏的显示要求很低，所以选择LCD1602液晶屏。这款液晶屏共16个引脚，带背光接口。

1602的各个引脚接口如表4.3所示：

表4.3 1602的各个引脚接口表

编号符号引脚说明编号符号引脚说明

1 VSS 电源地9 D

2 数据

2 VDD 电源正极10 D

3 数据

3 VL 液晶显示偏压11 D

4 数据

4 RS 数据/命令选择12 D

5 数据

5 R/W 读/写选择13 D

6 数据

6 EN 使能信号14 D

7 数据

7 D0 数据15 BLA 背光源正极

8 D1 数据16 BLK 背光源负极

1602的主要引脚介绍：

LCD1602的电源和地引脚分别为VDD和VSS，只有当这两个引脚正确连接时，液晶才能正常工作。

VL引脚是用来实现对比度调节功能的。通过电位器调整VL引脚的分压，可以改变液晶的对比度。当VL接地时，对比度最高，会造成看不清液晶屏上显示的字符。

RS引脚是一个重要的引脚，控制寄存器的选择。不同的寄存器控制液晶不同的功能。当RS为高电平时选中数据寄存器。当RS为低电平时选中指令寄存器。

R/W为读写选择引脚。该引脚为高电平时，是读操作；该引脚为低电平时，是写操

作。

EN引脚为液晶使能引脚，从高电平变为低电平时，进行写入操作。

D0-D7为数据引脚。LCD1602的这8位数据引脚是双向的，不但可以对1602写入数据，也可以读取1602上面的数据。读写功能由R/W引脚控制。

BLA和BLK分别是背光调节的正极跟负极。

由于STC12C560S2的I/O口的电流驱动能力有限，每个I/O口平均为20毫安，不足以驱动蜂鸣器进行发声报警。因此要采用三极管对I/O口的电流进行放大，然后再去驱动蜂鸣器。蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。只要给有源蜂鸣器两端加上何时的电压电流，它就会发出声音，因为它内部集成了振荡源；而对于无源蜂鸣器，内部没有振荡源，所以需要给它加上2K~5KHz的方波才会发出响声。因为本系统只要蜂鸣器发出警报声，因此采用有源蜂鸣器，这样电路更加简单。

用于报警电路作为电流放大的三极管8050是非常常见的NPN型晶体三极管，在各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，主要用于功率放大、开关。该三极管的集电极最大电流为0.5A，直流电增益为10~60，功耗为625毫瓦。

5 系统软件设置

5.1 软件设计的总体架构

整个系统的程序设计采用模块化思想，将各个模块的功能编程独立的子函数，在主函数中调用各个子函数，从而实现本系统的功能。主要的模块功能包括：初始化程序、温湿度传感器采集温湿度程序、无线模块收发数据程序、液晶显示程序和蜂鸣器报警程序。其中，初始化程序分别包括：传感器初始化、LCD1602初始化和NRF905初始化。无线收发模块程序包括：打包发送温湿度数据，接收温湿度数据并进行拆包。

系统的上位机程序流程图如图5.1所示：

图5.1 上位机发送数据程序流程图

由上面的流程图可以看出：当系统上电后，首先进行初始化操作，即初始化传感器

ZLT-MONITOR 机房设备及环境集中监控系统方案

ZLT-MONITOR 机房设备及环境集中监控系统方案

目录 第1章前言 (3) 1.1概述 (3) 1.2工程概况 (4) 1.3设计依据 (5) 1.4设计原则 (5) 第2章ZLT-MONITOR机房设备及环境集中监控系统介绍 (5) 2.1概述 (5) 2.2监控系统主框图 (6) 2.3监控对象及内容 (7) 2.3.1配电系统 (7) 2.3.2环境系统 (7) 2.3.3消防系统 (8) 2.3.4保安系统 (8) 2.3.5网络监控系统 (8) 2.4ZLT-MONITOR机房设备及环境集中监控系统优越性 (8) 2.4.1技术先进性： (8) 2.4.2WEB浏览功能 (10) 2.4.3使用方便简单 (10) 2.4.4监控系统项目实施的管理先进性 (10) 2.4.5售后服务有优势 (10) 第3章XXX机房设备及环境集中监控系统方案 (11) 3.1系统硬件结构图 (11) 3.2系统设计概述 (12) 3.2.1供配电系统 (13) 3.2.2温湿度监控系统 (14) 机柜温湿度监控 (14) 机房温湿度监控 (15) 3.2.3门禁系统 (16) 3.2.4消防系统 (17) 3.2.5防盗报警及图像联动监控系统 (18) 3.3系统软件部分功能介绍 (19) 软件平台: (19) 软件特点: (21) 软件功能: (24) 技术参数: (31) 3.4主要硬件说明 (32) 3.4.1温湿度传感器 (32) 3.4.2微控器 (34) 3.4.3电量检测设备 (38) 3.4.4门禁系统 (40)

第4章工程报价 (43) 第5章工程进度安排 (43) 第6章培训及售后服务 (44) 6.1培训内容： (44) 6.2售后服务 (44)

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)

环境与设备监控系统(BAS)

126环境与设备监控系统（BAS BASS控制中心、车站两级管理，实现控制中心、车站、就地三级控制。中央级和车站级监控功能由综合监控系统实现。BAS乍为综合监控系统中的一个子 系统，通过各级的有机配合，最终实现BAS勺整体功能。 BA隘控对象主要以通风系统设备为重点，监控对象主要包括：通风系统；给排水系统；照明系统；乘客导向系统；自动扶梯与电梯等。 14.6 BAS系统质量控制要点 14.6.1质量控制的重点、内容和方法 14.6.2环控主机安装 1?设备安装前应进行检验，要符合下列要求： ⑴设备外形完好无损，内外表面漆层完好。 ⑵设备外形尺寸、设备内主板及接线端口的型号、规格符合设计要求，备品备件齐全。 ⑶按图纸连接主机、不间断电源、打印机、网络控制器等设备。 ⑷设备底座位与设备相符，其上表面应保持水平。 2?中央控制及网络控制器等设备的安装要符合下列规定： ⑴控制室、网络控制器应按设计要求进行排列，根据柜的固定孔在基础槽钢上钻孔，安装时从一端开始逐台就位，用螺栓固定，用小线找平找直后再将各螺栓紧固。 ⑵对引入的电缆或导线进行校线，按图纸要求编号。 ⑶标志编号与图纸一致，字迹清晰，不易褪色；配线应整齐，避免交叉，固 定牢固。

⑷交流供电设备的外壳及基础应可靠接地。 ⑸中央控制室一般应根据设计要求设置接地装置。当采用联合接地时，接地 电阻不应大于1欧姆。 14.6.3现场控制器DDC勺安装 ⑴DDC可安装在被控设备机房中(如冷冻站、水泵房、空调机房等) 。可在 设备附近墙上用膨胀螺栓安装。 ⑵DDC与被监控设备就近安装。 (3)DDC距地1500mn安装。 ⑷DDC安装应远离强电磁干扰。 ⑸DDC勺数字输出宜采用继电器隔离，不允许用DDC数字输出的无源触点直接控制强回电路。 ⑹DDC的输入、输出接线应有易于辨别的标记。 ⑺DDC安装应有良好接地。 ⑻DDC电源容量应满足传感器、驱动器的用电需要。 14.6.4监控系统的设备安装 1 ?温度传感器安装 ⑴室内/室外温度传感器的安装。 ①室内温度传感器不应安装在阳光直射的地方，应远离室内冷源，如暖气片、空调机出风口。远离窗、门直接通风的位置。如无法避开则与之距离不应小于 2m。 ②室内温度传感器安装要求美观，多个传感器安装距的高度应一致，高度差不应大于1mm同一区域内高度差不应大于5mm ③室外温度传感器应有遮阳罩，避免阳光直射，应有防风雨防护罩，远离风口、过道。避免过高的风速对室外温度检测的影响。 ⑵水管温度传感器的安装。 ①水管型温度传感器不宜在焊缝及其边缘上开孔和焊接安装。水管温度传感器的开孔与焊接应在工艺管道安装时同时进行。必须在工艺管道的防腐和试压前进行。 ②水管型温度传感器的感温段宜大于管道口径的二分之一，应安装在管道的 顶部。安装在便于调试、维修的地方。

基于物联网的室内环境甲醛监控系统设计与实现

基于物联网的室内环境甲醛监控 系统设计与实现

目录 第一章绪论 0 1.1 选题背景 0 1.2小结 0 第二章作品方案设计 (1) 2.1 作品方案 (1) 2.1.1 作品概述 (1) 2.1.2 上位机软件设计及WEB服务器设计 (2) 2.1.3 网关设计 (3) 2.1.4 ZigBee无线传感器网络的设计 (4) 2.2 预期目标 (5) 2.3 小结 (5) 第三章上位机与WEB服务器设计 (6) 3.1上位机软件设计 (6) 3.1.1功能模块 (7) 3.2 小结 (12) 第四章网关数据收发软件设计 (12) 4.1硬件系统 (13) 4.1.1 SIM900A 开发板 (13) 4.1.2 协调器 (14) 4.2 软件系统 (15) 4.2.1 GPRS模块程序设计 (15)

4.2.3 ZigBee协调器程序设计 (17) 4.3小结 (18) 第五章底层ZigBee节点软硬件设计 (19) 5.1硬件系统 (19) 5.1.1 ZigBee节点底板电路设计 (19) 5.1.2 甲醛检测传感器MS1100-P111 (20) 5.2软件设计 (21) 5.3小结 (22) 第六章测试和结果分析 (23) 6.1测试目的与方案 (23) 6.2 上位机软件测试 (24) 6.3 网关测试 (25) 6.4 底层ZigBee网络测试 (26) 参考文献 (27) 附件 (28)

第一章绪论 1.1 选题背景 甲醛具有比较高的毒性并且被我国列入在有毒化学品优先控制名单上。甲醛己经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。它是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物质之一。甲醛问题己成为全球公共卫生关注的焦点。 近年来，家庭装修成为人们时尚的追求，但在美化了居室环境的同时，也因很多装饰材料中含有毒物质，造成室内空气污染，特别是室内甲醛污染更为严重，对人体的健康造成了极大的危害。 因此加强对甲醛污染的监测和控制，对于保护人类日常生活的健康具有要的理论意义和实践意义。除采用常规方法将其去除外，对存在甲醛的环境及时通风是关键。本项目针对甲醛检测、开风扇或其他排气装置进行通风、报警展开设计，稀释甲醛浓度，使其达到允许浓度，同时报警，提醒人们注意健康。当然，本系统不仅仅只是适用于家庭室内，也适用于生产装演材料、家具厂等场合。 1.2小结 结合以上所述，研究一套低成本，高效率的甲醛监控系统，对于解决家庭室内环境甲醛浓度监测难、不好控制、保障人们日常生活安全具有重要意义，同时也具有很大的市场前景和现实意义。

基于WIFI的无线远程视频监控系统设计

【摘要】伴随着科学技术的快速发展，大家对于安全的要求也是越来越高，由于视频监控含有实时记录与拍摄的功能，在很多的工程领域具有广泛的应用。本文针对于传统的监控设备具有的问题，特设计出利用无线与互联网络的远程视频监控系统，其具有的特点为灵巧方便、成本低廉、功耗非常的小等优势，具有非常好的应用与市场推广价值。 【关键词】视频监控；应用价值；pc机；嵌入式系统 1.引言 现阶段电子信息技术发展极为迅速，人民的生活水平也在飞速的提高，视频所特有的方便、直观以及其丰富的内容等更是受到更多的人的喜爱，当前严格控制视频的应用也在安防监控、军事、远程视频会议、工业、远程医疗、商业以及金融行业等方面得到广泛应用。在一开始，视频监控所选择的是借助模拟信号传输，之后其便通过以pc卡式数字信号传输为基础的一种嵌入式系统来进行视频监控，以监控系统的第三代嵌入式系统为基础的视频监控是自所有年龄的人来的，其凭借其成本低、灵活性强以及不被限制的传输距离的优势，而受到人们的追捧，以极快的速度占领了市场，采集监控现场图像是其主要的目的，而且其可以对照片进行收集，并进行长时间保存，用来进行之后的查询以及检索环节。 2.系统设计 2.1需求分析 以嵌入式视频监控系统为依据，要求对食品厂生产车间进行安排，我们发现在所有地方的视频进行采集以及传输系统的车间，需要能够随时移动放置的系统，系统在耐久性以及安全性的要求之下，其需要进行标准的封闭盒包装的选择，并将预留摄像头来进行天线接口，在盒子中进行其他电路板以及电源的莫风。以项目的具体需要为依据，来进行以下功能要求的获得： 首先就是视频捕捉功能，第二就是无线数据传输功能，第三就是处理以及恢复图像的功能。 2.2总体方案设计 系统总体设计如图2.1所示： 图2.1系统总体设计框图 3.硬件结构设计 3.1设计方案 本文选用的为基于三星s3c6410核心板作为基础的嵌入式系统开发，在不改变核心板的条件下面对于底板进行整理与设计，添加一些外围的通用接口与两个usb借口。核心板与底

电信局环境集中监控系统设计方案

XX市电信局环境集中监控系统 方 案 （一）总体概述 本系统通过“97网”构成监控网络，利用视频、数据、控制连接实现集中监控、集中管理。在需要的情况下，可实现与110报警台联网。可以和动力集中监控系统、交换网管系统、传输监控系统、OMC系统及九七网络系统组成XX 本地网网管集中维护系统。 网络总体结构如附页1 （二）系统主要功能 1．系统控制机功能简介： 本系统的监控控制机采用南方通信器材有限公司研制的“天目”网络多媒体视频监控系统，具有以下特点： ☉系统为分布式计算机结构，有网络系统的一切优点 ☉NT、Windows 95环境下调试通过，可以利用Windows提供的各种系统工具☉采用小矩阵级联的方式，以部分连通矩阵满足应用需求，减少了设备的浪费，提高了系统投资效率。 ☉互为主、分控方式 ☉多画面（16）显示、多文档方式

☉多级用户权限设置： ☉有特点的视频源名称命名方式 ☉具有层次关系的监视布防图调用。 ☉丰富灵活的报警联动 ☉动/静态图象效果设置 ☉操作方便直观 ☉报警参数设置方式灵活 2．系统网络互控结构： 本系统按TCP/IP协议组网，通过“97网”构成监控网络。监控单元主控机作为网络的主控节点，完成系统视频和报警的功能。分控机作为分控节点，通过所连主控机完成操作。任意两台主控机可以设置成互为分控模式，从而实现网络互控。从网络角度而言，每个监控单元主控机的级别都是相同的。 3．数字硬盘录像系统： 本系统采用新型的数字硬盘录像系统，代替传统的长延时录像机。数字硬盘录像系统通过数字压缩处理技术，可以对16路视频图象进行处理，并存储在计算机硬盘上。16路视频的存储速率为4帧/秒/路（65帧/秒均匀分布于16路视频输入），标准配置（20Gb硬盘）可以存储1个月图象。图象的检索可以自动进行，只需用鼠标在屏幕上输入起止时间。可以通过WAN远程调出已存储的录像数据异地回放。 （三）系统的构成 1．监控总控中心的构成： 1）视频的显示： 总控中心对系统所有SU的视频进行监视。监视的方式采用电视墙集中监视方式：监控中心建立电视墙监视器，每一个监视器通过一个远程分控机对应一组SU主控机，远程分控机作为远程视频传输模块，从对应的SU 主控机接收远程视频，将其显示在监视器上，并完成对该SU主控机的视频控制。

湿地公园无线监控系统方案

湿地公园无线监控系统方案 需求分析 湿地公园的建设是推动区域社会经济可持续发展的"催化剂"，也是湿地保护和保育理论的实践成果目前在国内外，尚未有人给湿地国际公园确切的定义按照一般文献资料上的理解，湿地国际公园应该保持该区域的独特的自然生态系统并趋近于自然景观状态，维持系统内部不同动植物种的生态平衡和种群协调发展，并在尽量不破坏湿地自然栖息地的基础上建设不同类型的辅助设施，将生态保护、生态旅游和生态环境教育的功能有机结合起来，实现自然资源的合理开发和生态环境的改善，最终体现人与自然和谐共处的境界。 现在的湿地公园加强了人文景观和与之相匹配的旅游设施，各地尽力开发本地资源。现在的湿地公园已经成了人们旅游，休闲的好去处。 湿地公园划分为保护重点区、保护控制区和保护缓冲区，公园周边重要地段划定为保护缓冲区。? 保护重点区内不得建设任何生产经营性设施。? 保护控制区内不得建设污染环境、破坏资源和景观的生产经营性设施。规划允许建设的项目，其污染物排放不得超过国家和地方规定的污染物排放标准；已经建成的项目，其污染物排放超过国家和地方规定的污染物排放标准的，应当限期治理；造成损害的，必须采取补救措施。? 保护缓冲区内建设的项目不得损害湿地公园的环境质量；已建成并造成损害的，应当限期治理。湿地公园内不得设立开发区、度假区，不得出让土地，严禁出租转让湿地资源；严禁举办与湿地公园保护方向不一致的各种活动。湿地公园缓冲区内禁止改变地貌和破坏环境、景观的活动。禁止新建居民点或者其他永久性建筑物、构筑物。? 湿地公园内及周边区域严格实行污染物排放总量控制制度和排污许可证制度。禁止任意存储固体废弃物，对农用薄膜和渔网等不可降解的废弃物，使用者应当采取回收利用等措施。湖湿地内航行的船舶，应当配置符合国家规定的防污设备，不得排放含油污水、生活污水及固体垃圾；驶经湿地公园外围区域的，排放污水应当符合船舶污染物排放标准。游览性船舶以电瓶船、手划船为主，并在规定的线路行驶，制定合理的环境容量，控制船舶承载力和船舶数量。 为了更好的保护国家湿地公园里面的生态平衡和不杯破坏，我们用无线视频监控来实现对湿地公园的保护，发现有及时阻止。 运营方案 无线监控设备安装 湿地公园包含了多样湿地的环境，自然聚集了种类繁多的动植物资源，野生和人工栽培 的植物、野生鸟类、鱼类等。保护频繁灭绝的植物、鸟类。 无线监控系统安装 为了保护盖湿地公园的自然环境以及游客的人生及财产安全，该湿地公园管理者决定要 安装一套安防监控系统。根据当地的实际环境，由于监控范围较广、传输距离较远，采用传 统的有线视频监控系统并不是实际，因此决定采用无线视频监控系统。 无线监控系统基础结构图 无线视频监控拓扑图 1系统组成 湿地公园视频监控系统由硬件系统和软件系统组成。 硬件系统主要由前端无线视频监控系统和监控中心建设组成。 软件系统由视频监控平台软件系统 2前端视频监控系统 前端视频监控系统由视频图像采集设备、无线局域网传输设备、防雷和接地基础建设等 组成。

婴儿房间室内环境智能监控系统

婴儿房间室内环境智能监控系统 作品材料 室内环境是人的一生中接触时间最长、关系最为密切的环境。室内环境的质量关系到每一个人的生活质量及健康。尤其是婴儿房间环境尤为重要，良好的婴儿房间环境为婴幼儿的健康成长提供保障；目前大多数家庭还是主要依托家人看守着孩子时观察房间环境变化，做及时相应的处置措施，这就形成了父母正常工作、休息等的不便。为此本文以微处理器为中心，分离外围电路检测婴儿房间实时环境状态，并且按照设定的状态做响应的控制处理。 本次设计的是一个婴儿房间室内环境智能监控系统，该系统可以让人们能够在室内生活更舒适，更放心。设计主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分采用高性能51系列单片机STC15F2K60S2，外加键盘电路，液晶显示电路，环境中的温度、湿度、光照、有害气体检测电路，数据A/D转换电路以及系统的控制输出电路。通过系统的程序，软件部分主要完成以下几种功能：系统实时检测房间进入人数，并统计保存、实时键盘扫描子程序，检测通过键盘设定和修改系统状态初始值；系统定时采集房间环境中的温度、湿度、光照、有害气体含量的数据，实时显示在液晶屏上，通过软件中的数据比较程序，将采集回来的数据与设定数据相比较并能判断出数据是否正常，从而系统会采取相应的措施和报警；通过显示子程序，系统可以将数据、时间以及报警等信息显示出来。该系统的设计具有控制装置简单，成本低，易于实现等特点。 1.系统总体设计思路：

2.软件主流程图： 3.电路模块： 1、电源电路模块：LM2596系列是德州仪器（TI ）生产的3A 电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ ）和基准稳压器（1.23v ）， 器件便可构成高效稳压电路。提供的有：3.3V 、5V 、12V 及可调（-ADJ ）等多个

井盖无线远程监控系统

电力井盖远程监控系统标题：井盖远程监控系统方案

一、项目背景 目前市场上有各种式样的防盗井盖，但都大同异，都是从井盖的材料以及防盗设计方面来着手解决井盖被盗现象的。井盖丢失后不能及时的确定被盗位置和及时修补，容易造成安全遗患。 本解决方案结合目前的有线、无线网络高科技手段，并结合利用GSM网络优势能实时对盗窃井盖行为进行报警，并且可以根据内置ID和3DGIS地图及时的上报被盗井盖所处位置，并对被盗井盖施行跟踪。该解决方案弥补了当前防范井盖被盗问题的技术缺陷，使井盖防盗问题在技防方面实现了突破，可以及时的对被盗井盖实施修补，从而快速地解决安全遗患。 二、解决方案 井盖监控系统由井盖监控监测分机和GSM无线接收系统主机及监控中心三大部分组成。 井盖监测分机由无线监控子盖及电子锁两部分组成，采用本方案可以解决人孔井盖管理方面的现存问题。 2.1无线井盖监控 本技术方案分三部分，嵌入井盖中的传感器及无线通信模块及GSM无线接收系统主机和监控中心。 （1）倾角传感器装于井盖中，平时处于常开状态，系统电源断开，无耗电。当井盖被搬动并产生一定倾角时，倾角开关触发电源模块工作，并保持自锁，以确保系统正常工作。嵌入式节点内部有唯一的ID号，按不同区域、道路和所属单位进行编号，井盖被盗后可根据ID号迅速地找到被盗井盖位置和所属单位，以便及时填补。 （2）电源模块采用大容量锂电池，接通后，通过无线通信模块向GSM无线接收系统主机发送报警信息，并由GSM无线接收系统主机通过GSM网络向监控中心发送报警信息。 （3）GSM无线接收系统主机

技术参数 ·可接收最大直径1公里方园内的井盖监控分机信号，并发送系统信号到监控中心。最大可接收128台分机。（可以带干接点接收发射，干接点代替前端主机。）·内置西门子TC35工业级GSM模块（自动双频） ·无线传输：433MC ·接收灵敏度：≤0.1uv ·直流备电：12V/1.3AH ·尺寸：250×170×130 ·报警方式：GSM中文短信方式 ·调制方式：数字调频 ·电网电压：380V±10% ·外观：铝压铸、全密封 ·工作环境：温度－30℃～＋50℃湿度≤85% （4）监控中心接收GSM监控信号并显示电子地图。 （5）成本与性能 由于该系统采用价格低廉的倾角传感器和无线通信模块，因此，安装于井盖

视频监控系统设计规范

视频监控系统设计规范 一、设计原则 目前工程中基本都设计图像监控系统，比较能直观的反应现场设备运行状况，同时兼顾重要场合的安全防备，根据现场用户需求及使用情况，结合以往工程施工经验，视频监控系统设计的原则以保证图像的清晰性、流畅性、功能实用性为主，同时兼顾价格因素。 二、系统总体功能设计 室内环境包括：中控室、泵房、配电室 2、室外环境主要包括：水厂、泵站、水源地的厂区监控。 河道、闸门、水库的环境监控。 三、现场使用条件需求分析 1、中控室：光照强度较高，监控面积小（约20-50平方米），要求安装布 线规范美观，24小时不间断监控。 2、配电室：光照强度较低，监控面积小（约20-30平方米），既要监控整 体又要看到局部，24小时不间断监控。 3、泵房：光线较暗，监控面积小（约50-80平方米），既要监控整体又要 看到局部，24小时不间断监控。 4、水厂、泵站的厂区：因室外环境，光照较强，监控距离100-150米，24小时不间断监控，对重点部位有特殊监控要求（人员入侵时报警提醒，同时进行图像跟踪）。 5、水源地环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离50-100米，24小时不间断监控，有特殊监控要求（人员入侵时报警提醒，同时进行图像跟踪），

同时需音频采集及高音喊话功能。 6、河道、闸门环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离200-300米，24小时不间断监控，既要监控整体又要看到局部，夜视功能要求较高，清晰度要求较高，要求透雾功能。 7、水库环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离300-1000米，24小时不间断监控，既要监控整体又要看到局部，夜视功能要求较高，清晰度要求较高，同时需音频采集及高音喊话功能，要求透雾功能。 四、主要设备说明 主要指标如下： 4.1.1机芯： 常用CCD和CMOS两种类型的感光芯片。 CMOS产品低能耗、高像素、低成本、噪点控制好、宽动态性能优越。 CCD产品高能耗、低像素、高成本、噪点控制一般、宽动态性能差。4.1.2镜头、光圈、焦距、尺寸 4.1.2.1.镜头 广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿厢内、大厅等小视距大视角场所；2.8mm，2.5mm 标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道和小区周界等场所，1/2”CCD 摄像机，标准镜头焦距定为12mm；1/3”CCD摄像机，标准镜头焦距定为 8mm；1/4”CCD摄像机，标准镜头焦距定为6mm； 视角在60度以上用于5*5米左右场所3.6mm4mm 视角在50度以上用于8-10米左右场所6mm

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.

室内环境参数监测系统设计

毕业设计（论文）任务书 城南学院自动化（工业自动化）专业班题目室内环境参数监测系统设计 任务起止日期： 2013年 3 月 17 日～ 2013年 6 月 20 日 学生姓名奎文俊学号 201097250207 指导教师王玉凤 教研室主任年月日审查 院长年月日批准

一、毕业设计（论文）任务

注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。 2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。 3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载

二、毕业设计（论文）工作进度计划表 注：1. 此表由指导教师填写； 2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据； 3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。

三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表 注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决定。 2. “组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。 3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议 4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。

四、学生毕业设计（论文）装袋要求： 1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。 (1) 封面 (2) 扉页 (3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目录 (7) 正文 (8) 参考文献 (9) 致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(11) 附件1：开题报告（文献综述） (12) 附件2：译文及原文影印件 2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。 3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。 4.《毕业设计(论文)成绩评定册》一份。 5．论文电子文档[由各学院收集保存]。 学生送交全部文件日期 学生（签名） 指导教师验收（签名）

工业锅炉无线远程在线监控系统

工业锅炉无线远程在线监控系统 】我国目前有几十万的大小锅炉在运行，广泛的应用在电系统背景】 【系统背景 力、供热、洗浴等行业。传统的锅炉维护工作主要是由人工来完成。这种方式费时费力而且不能及时发现锅炉运行时的隐患，往往是在锅炉停止运行或出现故障较长时间，甚至于引发锅炉使用事故后维护人员才发现问题。 为解决上述问题，集睿科技研发出一套“全智能锅炉远程监控系统”，该系统是一套无线数据传输网络的实时监控系统，它集成了数据采集、数据的无线传输、远程控制以及对锅炉运行的智能化分析等功能。它将较好地解决锅炉维护工作中的使用寿命和安全性问题，同时通过对运行数据的分析为合理地分配锅炉运行模式提供了科学依据。 】 【工业锅炉全智能远程监控 工业锅炉全智能远程监控】 集睿工业锅炉无线远程监控系统主控电脑可以联网全国各地客户，通过与用户终端模块无线联网，全年３６５天×２４小时提供在线监控服务。 ▲实时监控：远程监控中心主控电脑定时巡检用户机组，并将机组工况数据记入监控中心数据库，供中心工程师实时分析产品运转综合性能时参考。

▲故障报警：用户机组出现故障时，能够自动向监控中心报警，监控中心收到用户终端模块传递的报警数据后向中心工程师发出告警信号。中心工程师根据报警提示的信息撰写处理方案，并可会同分中心工程师以及用户机组操作员根据处理方案可以进行锅炉控制及现场处理。 ▲锅炉体检：监控中心针对一定时间数据异常的用户机组，或应某一用户的专门请求，针对性对用户机组工况数据进行锅炉专业诊断体检，并提供锅炉体检报告，提出改善或处理意见，防患于未然。 ▲远程互动：通过联网监控，监控中心可密切掌握用户机组运行状态，并可通过与用户互动操作，将机组运行参数调至最佳状态，达到更可靠、更节能的效果。 ▲查询传输：监控中心每分滚动显示所有联网监控用户机组的运行状态，并可存贮和打印机组工况数据。 系统特点 ▲安全性终端模块设计有安全检测电路，且系统只对锅炉进行监视和报警处理，不参与锅炉的实际控制，所以不会影响锅炉的安全运行；▲可靠性系统的单片机采用工业级的处理器，并且采用无线终端用户模块，可以保证了终端机长期稳定的工作以及数据传输的可靠性；▲易用性系统的终端采用独立的接口模块，不需要对锅炉、水泵等设备进行改造。系统采用云平台管理技术，维护人员可以使用任何一

基于单片机的室内环境监测系统设计

基于单片机的室内环境监测系统设计 发表时间：2018-08-10T16:04:40.997Z 来源：《科技中国》2018年6期作者：张策闫永纯于水闫兵张秀君[导读] 摘要：随着科学技术与信息技术的飞速发展与不断完善，超远程的实时监控越来越受到关注，尤其在工业生产以及国防建设中起着至关重要的作用。文章介绍了利用单机片、GSM网来实现对室内环境的远程监控，进一步提升人们的生活质量。 摘要：随着科学技术与信息技术的飞速发展与不断完善，超远程的实时监控越来越受到关注，尤其在工业生产以及国防建设中起着至关重要的作用。文章介绍了利用单机片、GSM网来实现对室内环境的远程监控，进一步提升人们的生活质量。 关键词：单片机室内环境监测系统设计引言：随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高，在使用煤取暖的过程中经常发生煤气中毒事件，给国家以及人们造成巨大的损失。因此需要进一步完善监控系统，通过GSM网络为远距离传输数据提供必要的媒介，最大程度地保证人们的生命财产安全。 一、系统工程过程与总体结构 现阶段，我们已经进入到信息化时代，在科学科学技术与信息技术迅猛发展的时代背景下，超远程的实时监控系统悄无声息的出现在人们的视野中，以其较大优势与新颖性为当前家庭起居、生活以及出门带来极大的方便与全新的理念，极大了方便了人们日常生活、工作与学习，进一步优化了生活品质。目前，我国已经建立了相对完善的GSM网络，其主要的业务就是进行语音通信，该网络以其独立的优势被广泛应用。通过GSM网络建立一个环境监测网络，每个家庭都需要一个发射机与一个传感器，并将监测到信息及时反馈到监控中心。系统是以住宅为平台，通过计算机网络技术与无线传感器网络技术等，将家电、娱乐设施以及安防系统等各个方面进行远程控制，从而形成现代智能化环境，既可以消除安全隐患，又有利于环境的改善【1】。 本系统的工作过程就是监测到现场的空气污染情况，并根据环境污染程度将这个情况传输到环境监控中心，通过计算机作出相应的分析与评估，并采取针对性措施进行有效防范。这样就建立了一个以监控室为中心和以若干个基本监测点的监测系统。从本质上将，就是将采集到的数据信息，利用现有的GSM网络，将数据信息以短消息的方式发送出去，接受模块将接收到的信息传输到PC机上，从而完成一系列的监控过程。现阶段，由于受到人们理念、生活方式以及经济发展水平等多方面的限制，本系统还无法在全国家庭中应用。从某种意义上将，GSM网络他代表着一种引领未来的趋势，以全新的理念与生活方式冲击着传统生活方式。其具备的所有功能主要是依赖于智能家居控制系统中的家庭网络控制器，将居住地与外部环境相连接，人们不需要出门就可以知外面的世界，突破了地域与实时间的限制【2】。 二、数据采集部分 GSM网络的段消息业务应用十分广泛，利用GSM手机短信模块，将现场采集到的新信息发送到监控室。本系统总共划分为数据采集模块、单机片控制模块与发射、接受以及监控模块。该部分有传感器、模数转换、单片机系统构成的，其中无线传感器主要依赖与无线传感器网络技术，无线传感器网络技术一门综合性比较强的学科，也就是说在具体应用中，无线传感器网络技术会涉及到多方面专业知识与专业技能，对技术人员与操作人员的专业能力与综合素养具有极高要求。无线传感器网络利用互联网技术，设置多个无线传感器网络实现应用功能的底层核心，无线传感器网络设计在系统集成之前需要经过准确验证，也就是说网络系统在投入使用前需要经过严格的认证与试验，以保证无线传感器网络设计符合相关功能要求与性能要求。从本质上讲传感器的主要作用就是感知CO的存在，根据CO浓度的不同输出不同的信号。此外，验证方法包括形式化验证与协调模拟，无线传感器网络设计过程包括很多环节，通过无线方式来准确采集环境中所需要的参数，接受监控中心发出的命令，从而将这些数据信息传输到处理器，这就是模数转换器的作用，将传感器输送来的模拟信号转换成数字信号，再转换成相应信号发送到单片机进行处理【3】。 三、传输部分 传输部分主要是将已经采集到的数据信息通过无线发射模块发送出去，这个过程需要解决单片机与发射模块之间的电平转换问题，还包括二者的通信问题。 单片机与发射模块之间的电平转换是GSM网络设计的关键环节，在一定程度上直接影响着远程控制模块的安全性与稳定性。不像传统设计，一旦任何系统模块出现问题都不会导致整个设计重新进行，节省了设计成本，提高设计的准确度与科学性。在远程控制设计过程中，在目标系统投入生产之前，对整个系统设计进行模拟分析，以此保证单片机与发射模块之间的电平转换设计的准确性，一旦发现任何错误可以及时修正。实现与监测系统无线联络的对接，比如升温、降温、制冷以及开机等功能。此外，对整个远程监测控制系统设计过程进行实时跟踪与监督，对串口的控制要通过对串行口控制寄存器SCON与功率控制寄存器PCON设置来实现，及时发现潜在错误，并采取相应的防范措施，从而保证远程控制系统整体运行的稳定性与安全性。 四、计算机监控 WA VEOM是我们所采用的发射装置，它内部有个GSM MODEM部件，这个发射模块可以准确地发送和接受所有短信息，主要应用在远程监控领域中。在本系统中主要是利用GSM网络资源，结合单片机控制与PC机控制，实现对室内环境的远程监控。以GSM网络为基础，可以进行全方位与多层次的信息交互操作，进而保持家庭外部信息交流通常，即使不出家门也知道外面发生的事件，并通过获取外部信息来满足自己的多样化需求。我们采用合理的编写程序来与监控界面有效衔接，主要作用就是将接受模块接受到的数据信息通过COM1或者COM2端口接入到计算机中，然后，通过相关程度的运算，将数据信息转换成我们在PC屏幕上所显示出来的画面。这里所说的接受模块数据输出接口与计算机的COM1或者COM2端口都必须要符合云通信的相应协议，也就是说在很大程度上它们不需要接口转换电路就可以实现物力连接【5】。 最后，本系统只需要整个系统输入发生变化的元件，根据元件信息进行精准计算、模拟，可以最大程度地保证结果的准确性与真实性，不像传统的设计程序，需要经过复杂的计算流程。TPS-333感稳传感器可以检测出燃烧程度以及放热造成周围环境的变化，通过简单、快捷的计算与模拟方式，大大提高系统运行效率，节省大量人力与物力，在处理速度上具有绝对优势。而且通过改造的事件，本系统可以对模块之外的信息进行适当的接收与处理，扩展处理范围与对象。这个系统会接受新的事件，并根据事件发生的先后顺序将其插入到相应的位置中。事件队列会不断的被替换、更新以及删除，整个过程是的不断发展变化的，是一个动态模拟过程。同时，门上可以安装门磁传感器，用户不在家外出时，一旦门的开关发生异常现象或者其他变化时，远程控制系统就会发出相应信号，最大程度的保护用户的生命财产安全。

数据中心机房动力设备与环境集中监控系统解决方案

数据中心机房动力设备及环境集中监控系统解决方案

第一章项目概述 一、工程概述 本次数据中心机房改造项目主要建设内容有：机房装修、机房供配电系统（包括机房内的主设备用电、辅助设备用电）、机房UPS电源及蓄电池系统、机房综合布线及机柜系统、机房监控系统（视频监控、场地环境监控系统和机房消防报警及灭火系统等几部分）。 二、设计依据 本设计依据： 1、以下规范和标准。 GB /T2887-2000《计算站场地技术要求》 GB 9361-88《计算站场地安全要求》 GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》 GB6650-86《计算机机房活动地板技术条件》 ST/T30003-93《电子计算机机房工程施工及验收规范》 GB 1838-93《室内装饰工程质量规定》 ITU.TS.K20：1990《电信交换设备耐过电压和过电流能力》 ITU.TS.K21：1998《用户终端耐过电压和过电流能力》 GB 50150-91《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB 50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 JGJ 73-91《建筑装饰工程施工及验收规范》 GB 50243-97《通风与空调工程施工及验收规范》

GB 50054-95《低压配电设计规范》 三、设计原则 根据数据中心的现状，此次所做的设计必须满足当前单位的各项业务应用需求，尤其是作为行业专业应用，同时又面向未来快速增长的发展需求，因此应是高质量的、灵活的、开放的。设计时考虑避免下列外界因素：电磁场、易燃物、易燃性气体、磁场、爆炸物品、电力杂波、潮气、灰尘等影响。 ?实用性和先进性 采用先进成熟的技术和设备，尽可能采用先进的技术、设备和材料，以适应高速的数据与需要，使整个系统在一段时期内保证技术的先进性，并具有良好的发展潜力，以适应未来业务的发展和技术升级的需要。 ?安全可靠性 为保证各项业务应用，网络必须具有高可靠性，决不能出现单点故障。要对机房布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上，采用相关的软件技术提供较强的管理机制控制手段和事故监控与安全保密等技术措施提高电脑机房的安全可靠性。 ?灵活性与可扩展性 数据中心机房必须具有良好的灵活性与可扩展性，能够根据机房业务不断深入发展的需要，扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。应具备支持多种网络传输，多种物理接口的能力，提供技术升级设备更新的灵活性。 ?标准化 数据中心机房系统整体设计，要基于国际标准和国家颁布的有关标准，包括各种建筑、机房设计标准，电力电气保障标准以及计算机局域网、广域网标准，坚持统一

无线远程监控系统

无线远程监控系统 无线远程监控系统概念 无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上，结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系统。 系统简介 一般而言，现有的无线远程监控系统，大都符合“控制中心—监测站”的构建模式。控制中心是整个系统运作的核心，负责收集各监测站上传的监测信息，发送各种操作命令以控制监测站的行业。监测站被布放于远离控制中心的各监测点处，负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现，软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境，采用特定的技术形式，比如单片机、DSP或者Intel X86系列的微处理器等。无线远程监控系统的组网方式也很灵活，可利用现有的无线通信网，如GSM/GPRS网络，CDMA移动网络等，也可单独搭建专门的无线局域网。下面系统地讨论无线远程监控系统设计开发时涉及到的一些核心技术，主要包括三个方面：监测站的设计开发、无线网络的组建和控制中心的软件设计。 系统构造 1、监测站的设计实现

监测站的设计与实现是整个无线远程监控系统研制开发的重点，监测站对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。在整个开发过程中，监测站的设计是工作量最大、所需时间最长的一部分。监测站处于工作现场，只完成数据的采集、处理和控制，任务相对单一、固定，无须用詙大的台式机来完成；考虑到节能和布放方便，监测站多为嵌入式系统。根据整个无线远程监控系统所要实现的功能，和对数据处理与对传感器控制能力的要求，监测站设计的复杂程度和采用的具体技术是不一样的。 2、无线通信的设计实现 无线通信的设计相对于监测站而言较简单，有许多现有的产品和通信系统可以利用，重点只是在于从多种实现方式中作出最优的选择。 常用的实现方式有：利用现有的通信网络（GSM/GPRS、CDMA移动网等）和相应的无线通信产品；通过无线收发设备，如无线Modem，无线网桥等专门的无线局域网；利用收发集成芯片在监测站端实现电路板级与监控中心的无线通信。 3、控制中心的设计实现 控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单，硬件设计少，除了普通微机（或工作站、工控机）外，还需要网络接入设备（若无线通信采用自行设计的模块实现，则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中）。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上，一般是基于Windows 和Unix等常用操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多，且功能强大，给控制中心软件的设计带来便利。 无线远程监控系统优势 1、综合成本低，只需一次性投资，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合；在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。这时，采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。 2、组网灵活，可扩展性好，即插即用，管理人员可以迅速将新的无线监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程无线监控。 3、维护费用低，无线监控维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。 无线远程监控系统意义 随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。无线监控作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。无线监控技术已经在现代化小区、交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用。