外界环境检测仪的设计毕业论文设计.docx

外界环境检测仪的设计毕业论文设计.docx

《外界环境检测仪的设计毕业论文设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《外界环境检测仪的设计毕业论文设计.docx（71页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

题 目 外界环境检测仪的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

日 期：

指导教师签名：

日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

日 期：

I

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年

月

日

导师签名：

日期：

年

月

日

II

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等，）文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件。

）

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

V

外界环境检测仪的设计

【摘要】外界环境检测仪是对外界环境所涉及到的变量进行检测，例如、温度、湿度、光照强度、

灰尘浓度等，使人们方便及时的了解外界环境的状况，也可用于航海宇航等工业领域。

本次设计利用单片机控制实现了传感器对温度、湿度、光照强度及灰尘浓度的检测与无线传输，实现了人们在室内及时了解外界环境的变化。

本系统具有功能强大、成本低、工作稳定、传输数据及时、准确的优点。

【关键词】：

温度、湿度、光照强度、灰尘浓度、无线传输。

Thedesignoftheexternalenvironmentdetector

Zhaojunjie

（Grade11,Class1103,MajorCommunication，ShaanxiUniversityofTechnolog，yHanzhong723000，Shaanxi）

Tutor:

LiCuihua

Abstract:

Externalenvironmentdetectorisinvolvedtotheoutsideenvironmentvariables,suchas,temperature,humidity,lightintensity,dustconcentration,etc.,whichmakepeopleconvenientandtimelyunderstandingoftheexternalenvironmentcondition,andusedfornavigationaerospaceandotherindustrialfields.Thisdesignusedsingle-chipmicrocomputertocontroloftemperature,humidity,lightintensity，dustconcentrationmeasurementandwirelesstransmissionfinallyinordertounderstandthechangeofexternalenvironmentinatimelymannerforpeopleindoors.thesystemhaspowerfulfunction,lowcost,stablework,theadvantagesofaccurateandtimelydatatransmission.

KeyWords:

Temperature,humidity,lightintensity,dustconcentration,wireless

transmission.

目录

1绪论 1

1.1研究背景及意义....................................... 1

1.2设计指标及要求 1

2.方案设计 2

2.1器件选型 2

2.1.1传感器简介 2

2.1.2短距离无线传输模块简介 3

2.1.3LCD1602显示 4

2.2本系统设计方案 5

2.2.1传感器选型 5

2.2.2无线模块方案论证 5

2.2.3显示模块方案论证 5

3.系统硬件电路的设计 6

3.1设计思路与总体框图 6

3.2传感器电路设计 7

3.3无线传输模块 8

3.4显示电路 9

4系统软件设计 12

4.1主程序 12

4.2传感器信息采集 15

4.3无线射频nRF24L01 16

4.3.1无线发射程序流程文字详叙 19

4.3.2无线接收程序流程文字详叙 19

4.4LCD1602显示模块设计 19

5软硬件调试 23

5.1软件调试 23

5.2硬件电路调试 24

致谢 26

参考文献 27

附录A 28

附录B 30

附录C 32

附录D 51

附录E 1

VI

陕西理工学院毕业设计

1绪论

1.1研究背景及意义

在人们的日常生活中，出行、旅游、行程安排都离不开对环境状况提前的预知，传统的有线检测，受制于地理环境位置，和自由约束性太大，故而追求一种不受位置环境限制的实时检测检测仪。

目前我国的环境检控系统大都采用有线检控系统，由于有线检控系统受地域和环境因素的影响难以实施全面、灵活的监测，在外界环境特殊的情况下事故发生率仍然较高。

因此用无线检控系统取代有线检控系统，将大大提高监测与预警水平。

无线技术有多种，然而适合于无线电缆短距离传输的外界环境有效的方法之一是利用RF24L01（射频技术）和Zigbee技术（无线短距离传输技术）。

本次设计基于无线SPI协议组建的网络外界环境检测系统，为外界环境监测提供了新方法思路。

RFL2401技术具有低成本、低功耗和低速率无线传输的特点，适用于长短各种距离小范围的组网协议，尤其是在控制领域中得到快速的发展与应用。

国外研究现状和发展趋势

无线传感器网络的研究起始于美国，在20世纪90年代末期只有美国在无线传感器网络上有所研究，直到21世纪开始，美国和欧洲相继开启了无线传感器网络的研究计划，2003年美国自然科学基金委员会制定的无线传感器网络的研究计划。

美国的一些研究机构和高级计划局投入了大量资金支持高校和科研机构研究无线传感器网络。

美国英特尔公司，微软公司和其他信息产业巨头也开始对无线传感器网络进行研究，同时还有其他科技发达国家也开始了无线传感器网络的研究工作。

经过几年的研究，不断的利用和改进，现在无线传感器采集系统主要应用在城市公共安全、公共卫生、安全生产、智能交通、智能家居、环境监控等控制领域。

所以，越来越多的公司和厂家重视无线传感网络的研究与发展。

1.2设计指标及要求

外界环境的好坏和人们的生活密切相关，本设计要求设计一外界环境检测仪，可以实现对外界环境温度，湿度，光照，灰尘颗粒浓度的检测，检测到的数据可以实现无线传输，使人们可以在家中随时了解外界环境的状况。

1.画出总体设计框图，用以说明检测仪由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。

并以文字对原理作辅助说明，具有检测温度，湿度，光照，灰尘浓度的功能。

2.设计各个功能模块的电路图，总电路具有无线传输的功能； 。

3.选择合适的元器件，在开发板上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局，试验样机一套。

第9页共52页

2.方案设计

2.1器件选型

本设计涉及到的主要问题是：

（1）传感器选型

（2）信息传输核心芯片的选型和模块的设计（3）无线传输模块的辩论（4）显示模块的设计及液晶显示的选型。

2.1.1传感器简介

光敏电阻

光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

另一种是电阻会随光的减弱而减小。

本次设计是选用前者作为光强采集元件。

图2.1光敏电阻

光照强度L采集，通过光敏电阻由于它的电气特性影响所在电路支路的电流，进而改变模拟电压，ADC0832内部的电路在时钟频率下，每隔一段时间对模拟量进行16分频采集，采集到的电压，用比较电路将其与参考进行比较进而编为0/1代码,（此次过程也量化编码的过程）在内部逻辑的控制下将其以一个字符为单位送入锁存寄存器，进行锁存，于此同时等待单片机中断的到来。

其结果可直接用于单片机的识别。

数字温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿