环境监测系统实验指导书.docx

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环境监测系统实验指导书

环境监测系统实验指导书

　　　　　　环境监测平台系统　　实验指导书　　　　　　一、实验目的　　1、了解如何搭建一个环境监测平台系统2、分析温湿度传感器是如何工作的　　二、实验内容　　1、读取温度、湿度的实时数据2、分析采集传感器数据过程3、模拟实际环境监测　　三、实验设备　　1、硬件：

　　、PC机　　　　　　、温湿度传感器　　　　、无线数传模块　　　　、WIFI设备服务器　　　　、5V电源　　　　　　、12V电源　　　　　　、公母交叉线　　　　　　12、软件：

　　　　、ComMaster　　　　、TCP/UDP调试软件　　　　　　台个个个个个根　　　　、UART—WIFI配置管理软件　　　　、Rf-Magic　　　　、环境监测平台软件　　　　　　四、实验原理　　1、基本概念：

　　无线数传模块，无线数据传输广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。

无线数传模块结构框图如图所示：

　　SPI总线MCURF-ICRS232或RS485电平转换433MHz射频信号　　无线数传模块结构框图　　工作原理：

通过MCU控制射频收发芯片RF-IC的寄存器来实现无线数据的发送和接收。

　　示意拓扑图　　　　串口线串口线PC1无线数传模块1无线数传模块2PC2　　无线数据传输通信拓扑图　　　　示意接线图　　PCTTL转RS232转换板DC5VTTLTORS232串口线RS232口模块1GNDPC1VCCENTXRXTXDRXDRXDTXDB/RXA/TX模块2GNDVCCENRXDTXDB/RXA/TORS232串口线RS232口PC2TTL转RS232转换板DC5VPC无线数传模块与PC串口连接图　　　　　　无线数传模块与TTL转RS232转换板的连接　　TTL转RS232转换板DC5V顶层排针GNDVCCRS232LED复位键排针ENMCURXDTXDB/RXA/TX天线RF-IC顶层串口转无线模块无线数传模块与TTL转RS232转换板连接图　　　　数据传送方式　　发送设备接收设备单工通信：

在同一时间只有一方能接受或发送信息。

不能实现双向通信，举例：

电视、广播、遥控发送设备接收设备接收设备发送设备半双工通信：

在同一时间只可以有一方能接受或发送信息。

可以实现双向通信，举例：

对讲机发送设备接收设备接收设备发送设备数据传送方式分类图　　串口通信协议-RS-232标准　　RS-232是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。

　　可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。

用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。

　　RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信，RS-232串口通信最远距离是50英尺。

　　目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

　　162738495CDRXD126738495594837261DSRRTSCTSRITXDDTRSG公头母头　　RS232串行DB9接头　　　　全双工通信：

在同一时间可以同时接受和发送信息。

实现双向通信，举例：

电话通信　　　　　　表1RS232管脚说明　　旧制JIS名称FGTXDRXDRTSCTSDSRDTRCDSG新制JIS名称SGSDRDRSCSDRERCDSG全称FrameGroundTransmittedDataReceivedDataRequesttoSendCleartoSendDataSetReadyDataTerminalReadyCarrierDetectSignalGround连到机器的接地线数据输出线数据输入线要求发送数据回应对方发送的RTS的发送许可，告诉对方可以发送告知本机在待命状态告知数据终端处于待命状态载波检出，用以确认是否收到Modem的载波信号线的接地线说明　　RS232串口通信接线方法　　162738495549382716162738495162738495交叉连　　图3RS232串口通信接线方法　　　　直连　　　　WIFI设备服务器串口转WIFI主要功能：

　　1、基于自组网的无线网络：

Adhoc——也称为自组网，是仅两个及以上无线终端组成，网络中不存在AP，这种类型的网络是一种松散的结构，网络中所有的STA都可以直接通信。

　　　　2.、基于AP组建的基础无线网络：

Infra——也称为基础网，是AP创建，众多无线终端加入所组成的无线网络，这种类型的网络的特点是AP是整个网络的中心，网络中所有的通信都通过AP来转发完成。

　　3、灵活的参数配置：

　　1）基于串口连接，使用配置管理程序；　　2）基于串口连接，使用Windows下的超级终端程序；3）基于网络连接，使用IE浏览器进行web配置；4）基于无线连接，使用配置管理程序；　　　　4、安全机制：

本模块支持多种无线网络加密方式，能充分保证用户数据的安全传输，包括：

WEP64/WEP128/TKIP/CCMP（AES）WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK。

　　5、支持通过指定信道号的方式来进行快速联网。

　　　　　　五、实验步骤　　1、管理和配置WIFI设备服务器：

　　设置参数　　1）、用母-母直连串口连接WIFI设备服务器和PC机串口，连接好后上电。

　　2）、查看电脑串口通讯端口号。

点击右键我的电脑“属性”图1示。

　　　　图1　　点击“硬件”，选择“设备管理”。

如图2　　　　图2　　点击“端口”查看通讯端口号如图3为COM1　　　　图3　　3）、双击打开串口大师　　，根据电脑在串口大师中选择端口号，波特率设置为11520　　，打开串口。

如图4示。

　　　　图4　　在发送区输入“+++”，在显示区返回“+OK”后，点击“关闭串口”如下图5　　　　图5　　4）、双击打开UART-WIFI配置软件所示。

　　，设置波特率为115200，如图6　　　　　　图6　　确定，点击“搜索模块”，成功后，如图7　　　　图7　　根据您所在无线网络的AP设置参数，修改“无线设置”的中的参数，包括网络名称，加密方式、密钥等，“网络设置”中的IP地址相关参数和“工作模式设置”；如图8示。

　　　　　　图8　　点击“高级设置”如图9，设置网络类型，串口，并点击“确定”。

　　　　图9点击“提交修改”，如图10，点击“立即复位”。

　　　　　　　　　　图19　　d）提交完成后，无线模块将自动复位，网页也讲在10秒后自动刷新，图20示。

　　　　图20　　2、无线数传模块配置　　打开软件后，软件的下端会有FoundDevice！

的字样出现，说明我们的软件已经找到了设备，如图21所示，　　　　图21RF-Magic42软件　　点击软件上的ReadR键，可以获得此时无线数传模块的默认配置，如图22所示:

　　　　图22无线数传模块的默认配置　　无线数传模块的默认配置为：

串口端，9600-8-N-1，RS232协议　　射频段，波特率9600，射频频道433MHz。

　　请不要修改这些参数，本节的目的是交给学生如何使用RF-Magic42这个配置管理软件，为了接下来的同学可以成功试验，务必不要修改这些参数。

直接点击右上角的　　号退出软件，利用同样的方式查看一下实验箱内的另外一个无线数传　　模块的配置参数是否与第一个的相同，请确保两个无线数传模块的所有参数相同。

　　3、物联网环境监测管理系统连线方式：

　　　　图23　　图23是温湿度传感器无线数传模块组网方式　　　　4、环境监测平台软件使用说明：

　　、主界面介绍主界面如下图：

　　　　图24主界面　　　　可以分别显示系统设置的最高值、最低值和当前传感器值，当红色灯闪烁时，表示当前传感器值超过最高或最低预警值，黑色灯表示传感器连接失败，需要检查配置是否正确，如配置正确，请检查网络是否正常。

　　、参数设置　　在工程文件中，打开cfg文件夹下的文件，可以看到文档有相应解释，请按相关格式添加或者修改传感器参数。

　　　　图25参数修改　　　　上图中，例如最高值50和最低值10分别为系统预警值，IP为温湿度传感器对应的WIFI设备服务器地址，端口为TCP通信端口，指令为查询传感器数据的指令，所属托盘意思是4个不同传感器。

　　、数据展示、实时数据显示

　　　　　　　　图26实时数据　　　　如上图所示，当前值为℃，最高值为50℃，最低值为10℃，超出范围会闪烁红灯报警。

　　、实时曲线显示　　环境监测平台软件支持显示当前温湿度的实时走势，点击显示实时曲线图，如下图：

　　按钮，当前窗口将　　　　图27实时数据曲线　　只需再点击曲线图，即可返回主界面。

　　　　六、实验报告要求　　1、认真填写实验报告册。

2、记录各传感器实时数据。

3、测试改变各传感器的组网方式。

　　4、尝试数传模块直接连接电脑，用串口大师发送指令采集各传感器数据。