无线环境监测自动监测与报告毕业论文设计Word下载.doc

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本人郑重声明：

本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：

日期：

贵州大学本科毕业论文（设计）第II页

0B0B0B0B0B0B0B0B目录

目录 I

摘要 II

Abstract III

前言 1

第一章无线环境监测模拟装置设计简介 2

（一）无线环境监测模拟装置设计意义 2

（二）无线环境监测技术国内外发展 2

（三）本次设计的主要任务 3

1．无线环境监测模拟装置设计要求 3

2．硬件电路的设计 3

3．系统的PCB制作 3

4．系统软件的编写 3

5．误差分析 3

第二章无线环境监测系统概述 4

（一）单片机应用系统简介 4

（二）无线环境监测模拟装置设计思路 4

（三）无线环境监测模拟装置探测节点 5

（四）无线环境监测模拟装置监测终端 6

第三章系统原理及硬件分析 7

（一）探测节点设计 7

1．ADC0809工作原理 7

2．温度传感器模块 7

3．空气质量传感器 8

4．光电传感器模块 11

5．无线收发模块 13

（二）监测终端设计 15

第四章流程控制及软件分析 17

（一）监测终端软件流程分析 17

（二）检测节点的流程控制 18

第五章通信协议分析 24

第六章PCB设计 25

（一）元件选择 25

（二）AltiumDesignerrelease原理图的绘制 25

1．PCB的电磁兼容设计 25

2．布局布线 27

第七章测试总结 29

参考文献 30

致谢 31

附录 32

1B1B1B1B1B1B1B1B摘要

本论文设计的是一个以STC89C52单片机为主控芯片的无线环境监测模拟装置系统，主要由监测终端和监测节点组成。

结合温度传感器DS18B20、光敏电阻以及空气质量传感器MQ-135等来实现对周围环境温度、光照情况和大气质量等数据的收集，采用无线通信技术，传送给监测终端的主机接收，同时通过LCD12864显示当前环境情况，实现对环境的监测。

系统的节点主要由三部分构成：

数据采集、数据处理、无线收发模块；

在监测终端上由无线收发模块和数据处理两部分构成。

该无线环境监测模拟装置利用无线收发技术，通信协议采用点名校对的方式，电路结构简单，系统性能稳定可靠，功耗较低。

关键字：

无线环境监测，单片机，数据采集，传感器，点名

WirelessEnvironmentalMonitoringAnalogDevices

2B2B2B2B2B2B2B2BAbstract

ThispaperdesignedaSTC89C52MCUformasterchipirelessenvironmentalmonitoringsimulatorsystem,mainlybymonitoringterminals,andmonitoringnode.CombinationofthetemperaturesensorDS18B20,photoresistor,aswellasairqualitysensorsMQ-135toambienttemperature,lightconditionsandairqualitydatacollection,wirelesscommunicationstechnology,senttothehostofthemonitoringterminaltoreceive,displaythecurrentenvironmentthroughLCD12864toachieveenvironmentalmonitoring.Nodeofthesystemconsistsofthreeparts:

dataacquisition,dataprocessing,wirelesstransceivermodules;

twopartsbythewirelesstransceivermodules,anddataprocessinginthemonitoringterminal.Thewirelessenvironmentalmonitoringanalogdevicesusewirelesstransceivertechnology,communicationprotocolnamedthecircuitstructureissimple,stableandreliablesystemperformance,lowerpowerconsumption.

Keywords:

Wirelessenvironmentalmonitoring，MCU，Dataacquisition，Sensor，Named

—5—

贵州大学本科毕业论文（设计）第29页

3B3B3B3B3B3B3B3B前言

今天，我们已经真正进入一个无线技术无所不在的时代。

城市环境信息的采集为人民健康生活提供及时信息，同时为环保部门及时作出反应提供信息保证；

现代工业对环境的控制要求也越来越高，但是环境信息所需采集的数据信息是多点多项的，信息量巨大。

由于条件的限制，每天不可能都有人在城市的各个地方监测环境的变化情况，通常情况下，以人工的方式进行信息的多点采集，一定会消耗大量的人力物力，是难以实现的。

因此可以设置节点在城市的各个地方代替人工来实现数据的采集。

将采集的数据传输给监测终端，可以在这里将控制指令传输给现场执行的模块进行各种操作。

由于城市地方宽广、需要传输的数据多且比较频繁，使用传统的数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现故障换线困难，成本较高。

而且，当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允许或无法完成铺设电缆时，数据将无法传输。

为了解决以上问题，设计一套环境信息多点采集无线传输系统，实现对周边环境的温度、光照和空气质量的检测，通过监测终端对其进行监测。

4B4B4B4B4B4B4B4B第一章无线环境监测模拟装置设计简介

14B14B14B14B14B14B14B14B

（一）无线环境监测模拟装置设计意义

无线传感器网络节点通常由数据处理电路、通信电路和传感器构成，可以置于农田、工厂设备或战场等危险或人类不便到达的地方完成控制、测量、定位等多种功能DDDDDDDD[1]潘家伟，黄卫清，周凤拯，等.基于压电效应的能量收集[J].压电与声光，2009,31（3）：

347-349.

DDDDDDDD。

将传感器技术和无线通信技术相结合形成的高精度、搞可靠性的环境监测装置应用前景非常广阔。

无线技术在城市环境监测方面有重要的应用，环境监测系统，可以对城市的温度、光照和大气质量等进行监测，从而确保市民生活的正常的进行，还可以用于海洋环境监测、现代军事演练通信等。

随着技术的进步，无线通信将迅速地向我们日常生活的各个方面扩展。

15B15B15B15B15B15B15B15B

（二）无线环境监测技术国内外发展

在上世纪的70年代，就有了将传统的传感器利用点对点来传输、连接到传感控制器以构成它的雏形，我们称它为传感器网络第一代。

随着一些相关学科的逐渐发展，通过与微处理器的控制，传感器网络不断发展具备了综合处理多种信息的功能。

这就是人们常说的传感器网络的第二代。

后来现场技术发展，在传感器网络上应用，人们用其组建传感器网络使其智能化，通过无线收发技术来连接，因而无线传感器网络慢慢的形成[2]王艳玲.特定场景下无线传感器网络的部署研究[D].西安电子科技大学：

2009，6.

。

进入21世纪的信息时代，无线传感器网络的应用进入了新的阶段，各信息业巨头们纷纷启动了这方面的研究计划。

早在2002年10月，英特尔公司就发布了誓基于微型传感器网络的新型计算发展规划，此规划开发了集成度很高的超微型传感器[3]王艳玲.特定场景下无线传感器网络的部署研究[D].西安电子科技大学：

无线环境监测系统，具有非常广泛的应用前景，它的发展和应用将给人类的生活和生产的各领域带来很大改变。

我国的一些科研单位和大学，如中国科学院、清华大学、哈尔冰工业大学等从2002年起开始对无线环境监测系统的研究。

无线传感器网络的广泛应用是一种必然趋势。

这种无线环境监测模拟装置利用无线通信，数据传输方便可靠，关于通信协议的问题是本课题研究的重点之一。

关于无线通信的算法问题，现在有诸多需要解决的问题以实现其可靠、实时、安全的快速通信。

以微处理器为核心的低功耗、小体积、低价格嵌入式无线通信和无线网络系统近年来得到迅速发展。

在城市环境监测系统中，每个无线环境监测节点有单片机构成，在每个节点上配置了不同的传感器，包括温度、光照、大气质量等。

节点间的距离可以达到百米左右，几百个这样的节点组成的无线网络，可以覆盖大区域的环境监测。

每个节点既实现该节点周围的环境数据，同时也实现数据的中转，将信息传输到天线范围的其他节点上，最终传输给监测终端。

16B16B16B16B16B16B16B16B（三）本次设计的主要任务

27B27B27B27B27B27B27B27B1．无线环境监测模拟装置设计要求

1）一个监测终端；

2）两个探测节点数据采集；

3）显示方式采用LCD；

4）探测节点转发；

5）通信协议设计分析；

6）体积小、功耗低、便于嵌入到其他系统。

28B28B28B28B28B28B28B28B2．硬件电路的设计

1）方案的论证;

2）元件的选择;

3）用Altiumdesigner绘制原理图。

29B29B29B29B29B29B29B29B3．系统的PCB制作

30B30B30B30B30B30B30B30B4．系统软件的编写

31B31B31B31B31B31B31B31B5．误差分析

5B5B5B5B5B5B5B5B第二章无线环境监测系统概述

17B17B17B17B17B17B17B17B

（一）单片机应用系统简介

单片机系统是通讯管理和现场监测设计的良好选择。

单片机是微型计算机的一个重要分支，也是一种应用灵活且生命力较强的机种。

单片机是单片微型机的简称，对于控制领域特别适用，故又称为微控制器（Microcontrolier）。

它是一种集成可编程控制、单芯片形态的微处理器芯片，是采用超