基于嵌入式的室内环境信息采集系统设计

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实践教学
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2013 年秋季学期
嵌入式系统课程设计
题
目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计
专业班级：计算机科学与技术（物联网工程方向） 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：

目录
题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 ....... 1 目录 ..................................................... 2 摘要 ..................................................... 3 关键词 ................................................... 3 前言 ..................................................... 3 系统分析及其设计 ......................................... 4
一、基本原理： ..................................... 4 二、系统方案设计 ................................... 5 三、总体设计 ....................................... 7 四、系统测试 ...................................... 32 总结 .................................................... 32 参考文献 ................................................ 33 致谢 .................................................... 34

基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计
摘要
基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集 成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时 监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方 式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络 的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极 低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee 技术是近年来通信领域中 的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可 靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国 际标准。
此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿 度监控系统。
关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信
前言
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定 制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严

格要求的专用计算机系统[1]。随着生活水平的提高和科学技术发展 的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业 生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着嵌入式技术 的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。
基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三 个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传 感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种 终端。
在室内环境监测领域，以嵌入式技术为基础，结合 ZigBee 技术 可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。
系统分析及其设计
一、基本原理：
温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往放 大电路、低通滤波器以及 A/D 转换器（即信号调理电路），然后再单 片机的控制下将 A/D 转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中， 并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机机监测软 件上，在上位机模块上，发来的数据由单片机控制的无线收发芯片接 收并解调，最后通过接口芯片发送到 PC 机中进行显示和处理。温度 传感器被用在终端节点上，当上电后，温度传感器就是能够获取环境 中某个地方温度的敏感元器件，它可以将环境中的温度或者是与温度

相关的参量信息转换成电信号，我们可以根据这些电信号的强弱来识 别被测点在环境中的温度数据。
二、 系统方案设计
1、 系统设计需求
湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给 RS232 串口增加 无线传输功能，替代设备电缆线进行无线传输, 无线温度采集系统改 变了传统有线的数据采集系统搭建布线困难，监测区域受限等诸多不 足。要求设计的短距离无线通信系统具有功耗少，性价比高，系统维 护快捷方便，而且通过在传感器模块上添加 FLASH 存储设备，使得 数据采集工作能够摆脱对监测过程网络辐射范围的限制，可应用到许 多的场合更好的改善采集工作的便捷行。通过与其他通信技术(如 GSM／GPRS)的无缝接合，能够实现采集数据的远程传输，满足对数据 采集区域的远程监控串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强 制允许 OTA(多条)时间和丢包重传。
2、系统方案设计
方案一： 飞思卡尔公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭载了满足
IEEE 802.15.4 标准的射频信号传输与接收的调制解调设备。 这类功能完善的双向 2.4GHz 频段的收发设备能够融合到 ZigBee 技术之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增

强器，压控振荡器，电源供应调节模块，所有频段编码和解码 模块，包括可以转换和控制数据的发送与接收串行外围接口 (SPI)中断请求输出。采用 O-QPSK 的调制方式，最大传输速率 为 250kb/s。搭配高性能的微处理器一起使用，MC13193 可以 提供低成本且高效率的短距离数据传输解决方案。MC13193 和 MCU 两者采用串行外围接口(SPI)连接，因此可以保证飞思卡尔 庞大产品系列中的任意一款 MCU 都能与之匹配使用。 方案二：
选择 TI 公司的 2.4GHz 片上系统解决方案 CC2530，CC2530 是用于 IEEES02.15.4、Zigbee 和 RF4CE 应用的一个片上系统解 决方案，它能以较低的总成本建立强大的网络节点。CC2530 结 合了先进的 RF 收发器性能，业界标准的增强型 8051 内核，使 操作更容易，具备不同的运行模式，尤其适用于低功耗的系统 需求。
3、系统方案选择
通过对比以上两种方案开发的难易程度、开发周期和现有的实验 环境我们选择方案二。
无线温度采集系统改变了传统有线的数据采集系统搭建布线困 难，监测区域受限等诸多不足。ZigBee 这种新兴的短距离无线通信 系统具有功耗少，性价比高，系统维护快捷方便，而且通过在传感器 模块上添加 FLASH 存储设备，使得数据采集工作能够摆脱对监测过

程网络辐射范围的限制[2]，可应用到许多的场合更好的改善采集工 作的便捷行。通过与其他通信技术(如 GSM／GPRS)的无缝接合，能够 实现采集数据的远程传输，满足对数据采集区域的远程监控。
一般以 ZigBee 技术为核心的无线温度采集系统的工作过程为： 协调器节点首先应搭建网络，等待各自终端采集节点的入网请求；终 端节点经过验证加入网络后，把温度传感器采集到的数据通过无线网 络上传传输给协调器节点；协调器节点接收到数据包后，进行数据包 解析，并通过串口将温度信息以及子节点地址等有效信息存储并显示 在监控界面上。
三、总体设计
无线传感器温度测量系统主要由单个 ZigBee 协调器、单部 PC 机和放置在各处的温度采集节点—ZigBee 终端设备组成。ZigBee 协 调器与各个终端节点形成了一个 ZigBee 星型网络。整个无线温度采 集系统的拓扑结构图如图 1 所示。各处的温度采集节点—ZigBee 终 端设备组成。CC2530 芯片的有效通信半径为 100m 时，终端节点可 以安置在以协调器为中心 100m 半径范围内。终端数据采集节点的结 构较为简化，仅由一个 CC2530 模块，Flash 存储，2 节 1.5V 电池 和温度传感器组成，各个终端节点被初始化为无信标网络中的终端设 备。终端设备上电复位后，便启动搜索指定信道上的 ZigBee 协调器， 并发送连接请求，终端设备在成功入网后，将被赋予一个 16 位短地 址，在以后网络中的通信都以这个 16 位的短地址作为节点的标识；

启动休眠定时器，间隔 10 秒钟唤醒一次，醒来后使用一种简单的非 时隙 CSMA- CA，通过竞争机制取得信道使用权，自己向协调器节点 发送请求数据。利用模块上的温度传感器模块检测环境温度，并上传 给协调器节点，然后立即再次进入休眠状态，最大限度地减少能耗， 延长终端节点电源续航时间，同时也可以延伸采集范围，即利用 ZigBe 网络的自组织性我们可以携带轻巧的终端数据采集节点到实际 测量区域完成数据采集工作，如果超出了无线网络可以支持的传输范 围，那可以将数据暂时存储在 Flash 存储器中。网络中的协调器节 点负责搜集各温度采集节点的信息，并将信息快速的通过 RS232 串 口按事先定义好的格式上传 PC 机，随即解析并显示出来。

1、总体设计框图如下：
图 1 无线温湿度采集系统框图
2、硬件设计实物图如下： 2.1CC2530 邮票孔节点模块

2.2 无线节点模块 2.3 温湿度采集模块

3、温湿度监测芯片说明
3.1 SHT10 说明 SHT10 是一款高度集成的温度湿度传感器芯片，提供全标定的数 字输出。它采用专利的 COMSens 技术，确保了传感器具有极高的可靠 性与卓越的长期稳定性。传感器包括包括一个电容性聚合体测湿敏感 元件、一个能隙材料制成的测温元件[3]，并在同一芯片上，与 14 位 的 A/D 转换器以及串行接口电路进行连接。 SH10 引脚特性如下：

3.1.1、 电源引脚 SHT10 的供电电压为 2.4~5.5V。传感器上电后，要等待 11ms 以 越过“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD， GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波。 3.1.2、串行接口(两线双向) SHT10 的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做 了优化处理；但与 I2C 接口不兼容. 3.1.3、串行时钟输入(SCK) SCK 用于微处理器与 SHTxx 之间的通讯同步。由于接口包含了完 全静态逻辑，因而不存在最小 SCK 频率。 3.1.4、串行数据(DATA) DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在 SCK 时钟下降沿之后改变 状态，并仅在 SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在 SCK 时钟高电 平时，DATA 必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动 DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至 高电平（参见图 2）。上拉电阻通常已包含在微处理器的 I/O 电路中。

3．1.5、串行时钟输入(SCK) SCK 用于微处理器与 SHTxx 之间的通讯同步。由于接口包含了完 全静态逻辑，因而不存在最小 SCK 频率。 3.1.6、串行数据(DATA) DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在 SCK 时钟下降沿之后改变 状态，并仅在 SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在 SCK 时钟高电 平时，DATA 必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动 DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至 高电平（参见图 2）。上拉电阻通常已包含在微处理器的 I/O 电路中。 3.1.7、测量时序(RH 和 T) 发布一组测量命令（‘00000101’表示相对湿度 RH，‘00000011’ 表示温度 T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约 11/55/210ms，分别对应 8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速 度，最多有±15%变化。SHTxx 通过下拉 DATA 至低电平并进入空闲模 式，表示测量的结束。控制器在再次触发 SCK 时钟前，必须等待这个 “数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器 可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输 2 个字节的测 量数据和 1 个字节的 CRC 奇偶校验。uC 需要通过下拉 DATA 为低电平， 以确认每个字节。所有的数据从 MSB 开始，右值有效（例如：对于 12bit 数据，从第 5 个 SCK 时钟起算作 MSB；而对于 8bit 数据，首 字节则无意义）。用 CRC 数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验，控制器可以在测量值 LSB 后，通过保持确认位 ack 高电

平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，SHTxx 自动转入休眠模式。 3.1.8、通讯复位时序 如果与 SHTxx 通讯中断，下列信号时序可以复位串口：当 DATA
保持高电平时，触发 SCK 时钟 9 次或更多。在下一次指令前，发送一 个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保 留。
通讯复位时序图
4、CC2530 说明 4.1、简介 CC2530 是用于 2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE 应
用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的 材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的 RF 收发器的 优良性能，业界标准的增强型 8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和 许 多 其 它 强 大 的 功 能 。 CC2530 有 四 种 不 同 的 闪 存 版 本 ： CC2530F32/64/128/256，分别具有 32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模

式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。 CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元 ZigBee 协
议栈（Z-Stack?），提供了一个强大和完整的 ZigBee 解决方案。 CC2530F64 结合了德州仪器的黄金单元 RemoTI，更好地提供了一个 强大和完整的 ZigBee RF4CE 远程控制解决方案。
4.2、引脚描述 引脚名称 引脚 引脚类型 描述 AVDD1 28 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD2 27 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD3 24 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD4 29 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD5 21 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD6 31 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接 DCOUPL 40 电源（数字） 1.8V 数字电源去耦。不使用外部电路供应。 DVDD1 39 电源（数字） 2-V–3.6-V 数字电源连接 DVDD2 10 电源（数字） 2-V–3.6-V 数字电源连接 GND - 接地 接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。 GND 1，2，3，4 未使用的引脚 连接到 GND P0_0 19 数字 I/O 端口 0.0 P0_1 18 数字 I/O 端口 0.1 P0_2 17 数字 I/O 端口 0.2 P0_3 16 数字 I/O 端口 0.3

P0_4 15 数字 I/O 端口 0.4 P0_5 14 数字 I/O 端口 0.5 P0_6 13 数字 I/O 端口 0.6 P0_7 12 数字 I/O 端口 0.7 P1_0 11 数字 I/O 端口 1.0-20-mA 驱动能力 P1_1 9 数字 I/O 端口 1.1-20-mA 驱动能力 P1_2 8 数字 I/O 端口 1.2 P1_3 7 数字 I/O 端口 1.3 P1_4 6 数字 I/O 端口 1.4 P1_5 5 数字 I/O 端口 1.5 P1_6 38 数字 I/O 端口 1.6 P1_7 37 数字 I/O 端口 1.7 P2_0 36 数字 I/O 端口 2.0 P2_1 35 数字 I/O 端口 2.1 P2_2 34 数字 I/O 端口 2.2 P2_3 33 数字 I/O 模拟端口 2.3/32.768 kHz XOSC P2_4 32 数字 I/O 模拟端口 2.4/32.768 kHz XOSC RBIAS 30 模拟 I/O 参考电流的外部精密偏置电阻 RESET_N 20 数字输入 复位，活动到低电平 RF_N 26 RF I/O RX 期间负 RF 输入信号到 LNA RF_P 25 RF I/O RX 期间正 RF 输入信号到 LNA XOSC_Q1 22 模拟 I/O 32-MHz 晶振引脚 1 或外部时钟输入

XOSC_Q2 23 模拟 I/O 32-MHz 晶振引脚 2 4.3、模块说明 CC2530 芯片系列中使用的 8051 CPU 内核是一个单周期的 8051
兼容内核。它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA 和 CODE/XDATA）， 单周期访问 SFR，DATA 和主 SRAM。它还包括一个调试接口和一个 18 输入扩展中断单元。
中断控制器总共提供了 18 个中断源，分为六个中断组，每个与 四个中断优先级之一相关。当设备从活动模式回到空闲模式，任一中 断服务请求就被激发。一些中断还可以从睡眠模式（供电模式 1-3） 唤醒设备。
内存仲裁器位于系统中心，因为它通过 SFR 总线把 CPU 和 DMA 控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。内存仲裁器有四个内存 访问点，每次访问可以映射到三个物理存储器之一：一个 8-KB SRAM、 闪存存储器和 XREG/SFR 寄存器。它负责执行仲裁，并确定同时访 问同一个物理存储器之间的顺序。
8-KB SRAM 映射到 DATA 存储空间和部分 XDATA 存储空间。8-KB SRAM 是一个超低功耗的 SRAM，即使数字部分掉电（供电模式 2 和 3） 也能保留其内容。这是对于低功耗应用来说很重要的一个功能。
32/64/128/256 KB 闪存块为设备提供了内电路可编程的非易失 性程序存储器，映射到 XDATA 存储空间。除了保存程序代码和常量 以外，非易失性存储器允许应用程序保存必须保留的数据，这样设备 重启之后可以使用这些数据。使用这个功能，例如可以利用已经保存

的网络具体数据，就不需要经过完全启动、网络寻找和加入过程。 4.4、时钟和电源管理 数字内核和外设由一个 1.8-V 低差稳压器供电。它提供了电源
管理功能，可以实现使用不同供电模式的长电池寿命的低功耗运行。 有五种不同的复位源来复位设备。
4.5、外设 CC2530 包括许多不同的外设，允许应用程序设计者开发先进的 应用。 调试接口执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。通过 这个调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡 器、停止和开始执行用户程序、执行 8051 内核提供的指令、设置 代码断点，以及内核中全部指令的单步调试。使用这些技术，可以很 好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。 设备含有闪存存储器以存储程序代码。闪存存储器可通过用户软 件和调试接口编程。闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存存储器。 闪存控制器允许页面擦除和 4 字节编程。 I/O 控制器负责所有通用 I/O 引脚。CPU 可以配置外设模块是否 控制某个引脚或它们是否受软件控制，如果是的话，每个引脚配置为 一个输入还是输出，是否连接衬垫里的一个上拉或下拉电阻。CPU 中 断可以分别在每个引脚上使能。每个连接到 I/O 引脚的外设可以在 两个不同的 I/O 引脚位置之间选择，以确保在不同应用程序中的灵 活性。

系统可以使用一个多功能的五通道 DMA 控制器，使用 XDATA 存储 空间访问存储器，因此能够访问所有物理存储器。每个通道（触发器、 优先级、传输模式、寻址模式、源和目标指针和传输计数）用 DMA 描 述符在存储器任何地方配置。许多硬件外设（AES 内核、闪存控制 器、USART、定时器、ADC 接口）通过使用 DMA 控制器在 SFR 或 XREG 地址和闪存/SRAM 之间进行数据传输，获得高效率操作。定时器 1 是 一个 16 位定时器，具有定时器/PWM 功能。它有一个可编程的分频 器，一个 16 位周期值，和五个各自可编程的计数器/捕获通道，每 个都有一个 16 位比较值。每个计数器/捕获通道可以用作一个 PWM 输出或捕获输入信号边沿的时序。它还可以配置在 IR 产生模式，计 算定时器 3 周期，输出是 ANDed，定时器 3 的输出是用最小的 CPU 互 动产生调制的消费型 IR 信号。
MAC 定时器（定时器 2）是专门为支持 IEEE 802.15.4 MAC 或软 件中其他时槽的协议设计。定时器有一个可配置的定时器周期和一个 8 位溢出计数器，可以用于保持跟踪已经经过的周期数。一个 16 位 捕获寄存器也用于记录收到/发送一个帧开始界定符的精确时间，或 传输结束的精确时间，还有一个 16 位输出比较寄存器可以在具体时 间产生不同的选通命令（开始 RX，开始 TX，等等）到无线模块。定 时器 3 和定时器 4 是 8 位定时器，具有定时器/计数器/PWM 功能。 它们有一个可编程的分频器，一个 8 位的周期值，一个可编程的计 数器通道，具有一个 8 位的比较值。每个计数器通道可以用作一个 PWM 输出。

睡眠定时器是一个超低功耗的定时器，计算 32-kHz 晶振或 32-kHz RC 振荡器的周期。睡眠定时器在除了供电模式 3 的所有工 作模式下不断运行。这一定时器的典型应用是作为实时计数器，或作 为一个唤醒定时器跳出供电模式 1 或 2。
ADC 支持 7 到 12 位的分辨率，分别在 30 kHz 或 4 kHz 的带宽。 DC 和音频转换可以使用高达八个输入通道（端口 0）。输入可以选择 作为单端或差分。参考电压可以是内部电压、AVDD 或是一个单端或 差分外部信号。ADC 还有一个温度传感输入通道。ADC 可以自动执行 定期抽样或转换通道序列的程序。
随机数发生器使用一个 16 位 LFSR 来产生伪随机数，这可以被 CPU 读取或由选通命令处理器直接使用。例如随机数可以用作产生随 机密钥，用于安全。
AES 加密/解密内核允许用户使用带有 128 位密钥的 AES 算法加 密和解密数据。这一内核能够支持 IEEE 802.15.4 MAC 安全、ZigBee 网络层和应用层要求的 AES 操作。
一个内置的看门狗允许 CC2530 在固件挂起的情况下复位自身。 当看门狗定时器由软件使能，它必须定期清除；否则，当它超时就复 位它就复位设备。或者它可以配置用作一个通用 32-kHz 定时器。
USART 0 和 USART 1 每个被配置为一个 SPI 主/从或一个 UART。 它们为 RX 和 TX 提供了双缓冲，以及硬件流控制，因此非常适合于高 吞吐量的全双工应用。每个都有自己的高精度波特率发生器，因此可 以使普通定时器空闲出来用作其他用途。

基于物联网的温湿度信息采集系统设计

兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 物联网综合应用实践课程设计 题目：基于物联网的温湿度信息采集系统设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：

基于物联网的温湿度信息采集系统设计 摘要 基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee 技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：物联网、信息采集、SHT10、串口通信

正文： (4) 一、前言 (4) 二、基本原理 (5) 2.1 SHT10引脚特性 (5) 2.2 温湿度传感器模块 (8) 2.3 CC2530串口通信原理 (9) 2.4 Zig Bee 简介 (10) 三、系统分析 (16) 四、详细设计 (18) 4.1硬件设计 (18) 4.2 软件设计 (21) 4.3 设计结构图 (21) 4.4 代码 (22) 总结 (33) 参考文献 (34)

正文： 一、前言 物联网系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着物联网技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于物联网的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等物联网传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以物联网技术为基础，结合ZigBee 技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 基本原理： 湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，

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。

数据采集系统的设计

摘要 数据采集系统，是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 本课程设计对数据采集系统作了基本的研究。本系统主要解决的是采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送的实现方法。 关键字：数据采集、A/D转换、模拟量。数字量、串行通信

数据采集系统的设计 1 设计内容及要求 设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 要求：①选择合适的芯片；②设计原理电路（包含译码电路）；③编制数据采集的程序段；④编制数据通信程序段；⑤撰写设计说明书。 2 数据采集系统原理及实现方案 本课设是设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。硬件设计应用电子设计自动化工具，数据采集原理图如图1所示： 图1 数据采集原理图 由原理图可知，此设计主要分三大部分：模拟量的输入采集，数字量的输入采集，从机向主机的串行通信。 信号采集分析：采集多路模拟信号时，A/D转换器前端需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波

等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。

用电信息采集系统的设计与实现 陈静

用电信息采集系统的设计与实现陈静 摘要：在电力企业的工作当中，电力营销属于重要的组成部分，也是影响电力企业工作效率的关键。传统电力营销当中，大多采取人工用电信息采集，不但耗费大量人工，工作效率也普遍较低，不利于用电服务的提升。近年来，随着人们生活水平不断提升，对用电服务和用电量的需求也越来越大，在这种情况下，电力用户数量增多，需要收集的用电信息也逐渐增加，传统用电信息采集方式已经难以满足用户的需求，因此，为了更好的保证用电服务质量，电力企业应该将更加智能与新型的用电信息采集方式运用其中，提高工作效率。 关键词：用电信息；营销管理；采集系统 随着最近几年科技的不断进步，许多设备以及设施都需要用到电力，导致最近几年电力的消耗呈现出增长的趋势。这样对于用电营销管理工作的工作量急剧的增加，为了适应时代的发展，各种智能设备广泛应用在用电系统当中。这样不但对于用电客户进行比较合理的智能化服务，同时也可以提高营销的工作水平以及服务质量。因此，本文首先对用电信息采集系统进行相关概述，然后探究在电力营销中应用用电信息采集系统的具体策略，以供参考。 1用电信息采集系统概述 用电信息系统主要是指通过一定的方法对用户用电情况进行一个数据层面的采集和分析，具体包括对变压器和终端用户的数据变化进行监控，通过阶段定价的方式，对供电过程中的线路损耗情况以及负载情况进行一个处理和分析，以保证更好的节约用电成本。在电力信息采集系统中，管理者通过收集大量的数据，通过用户电力系统主站电源、传输通道、采集设备电表以及其他的方式为中国的电力用户采集电能。然而目前我国的用电信息采集系统并不是完全覆盖的，还存在着缺口，所获得的数据也是不能够很全面的服务用户。首先，电力系统采用的是电负荷管理系统、运行管理系统和电能采集量采集系统，还可以采用低电压集中抄表系统和电能量收集系统。电力促销策略的定位直接影响到市场的波动，需求越大，市场表现的也越来越繁荣。电力企业为了解决自身存在的问题，需要采用积极的销售策略，建立以市场为导向的销售机制，导入新型的管理模式和管理理念，促使电力企业更好更快的发展。通常来说，低电压抄表系统的负载管制系统重点是收集大量的信息，创新电力营销管理模式是战略问题，首先电力企业应该挑起大梁，从战略层面对电力营销管理进行全面的改革，从提高电力营销管理的方式和水平入手。此外，积极拓宽电力营销管理信息渠道，电力营销要解决滞后于电力市场的问题，尽量做到和电力市场同步发展，并建立健全一套完善的电力营销预算、计划、决策、监督及管理体系，更新电力营销的管理模式，也就是说使用电的指数800kVA和630kVA的商业用电和工业用电。 2在电力营销中应用用电信息采集系统的策略 2.1线损管理 在整个电力系统的管理当中，线损管理能够起到一定的效果。首先对于电力系统数据的采集，该系统能够在第一时间掌握各个用户的用电情况，避免了在不同时间段造成的用电误差。通过对于数据的采集以及具体的分析可以很大程度上满足线损的计算要求，进而可以系统的分析导致线损的根本性原因，找出解决的措施。为以后的改进以及重新建设打下比较好的基础，这样有利于线损在管理当中的自动化以及提升线损的实际的管理效率。 2.2远程抄表中的应用

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

基于嵌入式的室内环境信息采集系统设计

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实践教学
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*********学院
2013 年秋季学期
嵌入式系统课程设计
题
目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计
专业班级：计算机科学与技术（物联网工程方向） 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：

目录
题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 ....... 1 目录 ..................................................... 2 摘要 ..................................................... 3 关键词 ................................................... 3 前言 ..................................................... 3 系统分析及其设计 ......................................... 4
一、基本原理： ..................................... 4 二、系统方案设计 ................................... 5 三、总体设计 ....................................... 7 四、系统测试 ...................................... 32 总结 .................................................... 32 参考文献 ................................................ 33 致谢 .................................................... 34

多路数据采集系统设计毕业论文

多路数据采集系统设计毕业论文 第1章绪论 1.1 多路数据采集系统介绍 随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用。算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物[2]。 数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等

工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。在本毕业设计中对多路数据采集系统作了初步的研究。本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集，并将数据上传至计算机[2]。 1.2 设计思路 多路数据采集系统采用ADC0809模数转换器作为数据采集单元和AT89C51单片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高采集数据的灵敏度及指标。通过MAX232电平转换芯片实现单片机与PC 机的异步串行通信，设计中的HD7279实现了键盘控制与LED显示显示功能。本文设计了一种以AT89C51和ADC0809及RS232为核心的多路数据采集系统。 多路数据采集系统就是通过键盘控制选择通路，将采集到的电压模拟两转换成数字量实时的送到单片机里处理从而显示出采集电压和地址值，最终控制执行单片机与PC机的异步串行通信。 连接好硬件后，给ADC0809的三条输入通路通入直流电压。4-F键为功能键，4-E键为复位键，F键为确认键。1－3键为通道选择键，分别采集三个通道的数据值并实时显示出数值和地址值。结合单片机RS232串口功能还实现了与PC机的异

嵌入式 室内环境信息采集控制系统

嵌入式系统课程设计 基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 摘要： 基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠

性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信 前言 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着嵌入式技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以嵌入式技术为基础，结合ZigBee技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 系统分析及其设计 一、基本原理：

湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，在协调器中烧写CoordinatorEB程序。在设备绑定时先启动协调器绑定，后启动终端节点绑定，按键SW1用于设备之间绑定，SW2用于启动匹配描述符请求。 二、系统方案设计 1、系统设计需求 通过对 Zigbee 协议栈的学习与研究，结合嵌入式知识，根据温湿度监测的实际需求，确定出ZigBee 的网络协调器、 终端数据采集节点管理、室内温度、湿度采集系统的设计方案。 学习RS232串口通信原理及其数据包发送原理。最后根据设计 的无线温度采集系统搭建测试平台，测量其网络性能。 2、系统方案设计 方案一： 飞思卡尔公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭载了满足IEEE 802.15.4 标准的射频信号传输与接收的调制解调设备。 这类功能完善的双向 2.4GHz 频段的收发设备能够融合到 ZigBee 技术之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增 强器，压控振荡器，电源供应调节模块，所有频段编码和解码 模块，包括可以转换和控制数据的发送与接收串行外围接口

温湿度采集系统设计

目录 第1章设计意义及要求 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 设计要求 (1) 第2章硬件设计 (2) 2.1 AT89S52芯片介绍 (2) 2.2 液晶显示器LCD1602 (3) 2.2.1 液晶显示原理 (3) 2.2.2 液晶显示器分类 (3) 2.2.3 显示原理 (3) 2.2.4 LCD1602的基本参数及引脚功能 (4) 2.3 温湿度模块DHT11介绍 (6) 2.3.1 DHT11概述 (6) 2.3.2 DHT11传感特性说明 (7) 2.3.3 DHT11封装信息 (8) 2.3.4 串行接口(单线双向) (8) 第3章设计实现 (11) 3.1 设计框图及流程 (11) 3.2 设计结果及分析 (11) 第4章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)

第1章设计意义及要求 1.1 设计意义 最近几年来，随着科技的飞速发展，单片机领域正在不断的走向社会各个角落，还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机如今是作为一个核心部件来使用，仅掌握单片机方面知识是不够的，还应根据其具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 现代社会越来越多的场所会涉及到温度与湿度并将其显示。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，例如：冬天温度为18至25℃，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28℃，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24℃，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。18℃，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。所以，本课程设计就是通过单片机驱动LCD1602，液晶显示温湿度，通过此设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为其他有关设计的基础。如何高效、稳定地对数据（包括温度、湿度光线、压力等项目）进行实时采集对于现代的企业、工厂、研究所等对数据精度要求较高的单位具有非常重要的意义。 1.2 设计要求 本系统设计采用温度和湿度作为采集对象，是以单片机为核心的温度、湿度采集、数字显示系统，用液晶显示出当前温度、湿度的信息。以此了解AT89S52芯片为核心外接温度传感器和湿度传感器模块在液晶显示屏上显示当前的温度和湿度的过程。

基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告

基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告 1研究课题的目的和意义，以及国内外现状 经济持续快速的发展，人们生活水平不断改善，但空气质量却急剧下降。人们对各种室内环境的要求也越来越高0。传统的室内环境监测设施实时性差、精度低、体积大、功能不齐全等，难以适应人们的要求。基于以上背景，本文设计了基于单片机的室内环境监控系统，它能实时自动地采集室内的所需数据，并分析数据传输到我们需要的界面。减轻室外空气污染最早为14世纪，以英国伦敦的烟雾法 为代表。随着社会的进步，经济不断发展，我们对环境也造成了很大的危害。最近随着空气质量的不断恶化，人们最多提及的就是保护环境，为我们创造一片蓝天。生活环境的PM2.5值的上升，让近几年涌现出一大批的空气净化系统，可见空气质量现在对人们的重要性。随着不断的研究，人们对空气质量污染的成因和影响因素有了深刻的认识，解决空气污染的措施也不断完善。人们对不同环境下，不同污染物在室内和室外的相互关系有了一定的认识，也有了检测系统。国外对环境改善处理技术研究较早，正向自动化方向发展。我国对于环境监控技术的起步较晚，目前仍有局限性。国内市场室内环境的监测仪器主要是有害气体检测，功能单一且价格较贵，所以非常必要设计一种多功能且经济的室内环境监测系统。 2系统设计方案 2.1.主要设计内容 本系统是实现一个具备温湿度、烟雾、甲醛、一氧化碳为一体的多功能监测系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测，与硬件设计部分配合完成室内环境监测系统的总体方案设计。完成系统软件设计部分包括：各个模块软件设计、系统总体软件设计，以及对应的软件代码调试。各个模块包括：传感器数据采集与处理模块、报警、显示、输出驱动模块、与上位机监控中心的RS-485 通讯模块及上位机的人机交互模块等。主要完成的内容如下:

水情信息采集系统设计要求

国家防汛抗旱指挥系统二期工程水情信息采集系统设计要求 水利部水利信息中心 二○一一年七月

审定：辛立勤 审核：吴礼福刘志雨 编写：吴礼福成建国赵凯王金星耿丁蕤孙洪林王爱莉

目录 一、综述 (1) 1.1设计范围和任务 (1) 1.2设计依据 (1) 1.3设计原则 (2) 1.4设计总体要求 (3) 1.5设计控制经费 (4) 二、水文测验设施设备 (5) 2.1设计目标和内容 (5) 2.1.1 设计目标 (5) 2.1.2 设计内容 (6) 2.2技术要求 (7) 2.2.2 雨量观测项目 (7) 2.2.3 水位观测项目 (9) 2.3水文测验关键设备 (11) 2.3.1 雨量、水位观测关键设备 (11) 2.3.2 记录仪器固态存储 (17) 三、水情报汛通信设计 (18) 3.1设计目标和原则 (18) 3.1.1 设计目标 (18) 3.1.2 设计原则 (18) 3.2设计采用的关键技术 (19) 3.3报汛通信网的设计 (19) 3.3.1 结构设计 (20) 3.3.2 功能设计和技术要求 (21) 3.3.3 工作体制和信息传输协议 (24) 3.3.4 通信方式和数据传输方式 (25) 3.3.5 通信信道设计 (25) 3.3.6 几种信道的混合报汛通信网 (36) 3.3.7 已建水文自动测报系统信息的入网 (37) 3.3.8 系统的可靠性 (38) 四、水情分中心系统集成设计 (41)

4.1水情分中心的任务 (41) 4.2水情分中心系统的界面划分 (41) 4.3水情分中心系统集成设计 (41) 4.3.1 系统集成拓扑结构 (41) 4.3.2 系统集成设备配臵 (44)

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)

基于嵌入式的室内环境信息采集系统设计.docx

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目录 题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 (1) 目录 (2) 摘要 (3) 关键词 (3) 前言 (3) 系统分析及其设计 (4) 一、基本原理： (4) 二、系统方案设计 (5) 三、总体设计 (7) 四、系统测试 (32) 总结 (32) 参考文献 (33) 致谢 (34)

基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 摘要 基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信 前言 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严

数据采集系统

湖南工业大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 教学部：机电信息工程教学部 专业：电子信息工程 学生姓名：肖红杰 班级： 0801 学号 0812140106 指导教师姓名：杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日

题目：基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。 近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统，基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观，性价比高、应用广泛等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化，智能家居等诸多领域。总之，无论在那个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就超高，取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制已经相当成熟，而且数据采集器的各类不断增多，性能越来越好，功能也越来越强大。 在国外，数据采集器已发展的相当成熟，无论是在工业领域，还是在生活中的应用，比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，它既可单独使用又可和计算机连接使用，它具有多种测量

基于物联网的数据采集系统设计

毕业设计（论文）课题基于物联网技术的数据采集终端的设计学院电子信息工程学院 专业（方向）应用电子技术 班级电子112 学号 7 姓名尹露露 完成日期2013-11 指导教师束慧

基于物联网技术的数据采集终端的设计 摘要 目前，数据采集一直是工业控制设备的主要组成部分，设计高精度的AD采集终端，对系统的性能很重要，目前随着物联网技术的不断发展，为现场信号采集和传输提供了一种新的方法，本课题在于探索和研究一种基于物联网技术的数据采集终端。本系统由单片机控制模块、AD采集模块、液晶显示模块、时钟模块、温度模块、无线通讯模块等组成，可实现现场数据的实时准确采集。 关键词：物联网技术，高精度，数据采集，通讯 Abstract At present,?the data acquisition?is the main?part of?industrial control equipment. The performance of AD?acquisition terminal?design of high precision?for the system?is very important. At present,?with the?continuous development of?the Internet of things technology. It provides a?new?method for?data acquisition?and transmission. This paper?is to explore?and study?a?IOT based?data acquisition terminal. The system is composed of MCU control module,?AD?data acquisition module, LCD module,?clock module,?temperature?module,?wireless?communication module. It can realize accurate?real-time?field data. Keywords: Internet of things technology, High precision, Data acquisition, Communication

基于物联网传感的室内环境检测系统设计

基于STC12C5A60S2单片机互联感知的室内环境监测 贱人 摘要：如今人们在室内花费了大量的时间，而室内环境质量与人体健康息息相关，因此室内环境气体质量检测至关重要。针对目前市场上室内气体检测仪成本高、精度低、检测种类单一等缺点，本文基于物联网传感平台，以单片机为控制核心，设计出一种室内环境气体实时检测系统。本系统立足于解决室内污染超标而不被人所知继而危害人体健康的问题，实现对室内环境气体质量的实时动态检测，根据传感器反馈的数据，结合最高危害上限指标要求，及时给出室内环境污染对人体健康危害的报警基点。利用CO传感器、CO2传感器、甲醛传感器、温湿度传感器等实时检测室内环境气体质量，将检测数据交给单片机分析处理，单片机可根据检测值自动做出是否报警的决定。 关键词：室内环境检测；物联网；单片机；声光报警；传感器The indoor environment testing system based on IOT sensor design Li Cheng (North University of China branch in Shuo Zhou Shang Xi，036000) Abstract: Nowadays people spend much of their time indoors, and indoor environmental quality is closely related to human health, so the indoor environment gas detection is very important. Aiming at the defects of the market at present high cost of indoor gas detector, low precision, detection of single species, this paper based on the Internet of things, with single chip microcomputer as the control core design an indoor

环境安全数据采集系统设计

环境安全数据采集系统设计 1系统硬件设计 本系统硬件由控制模块、以太网模块，传感器模块，辅助模块及电源模块组成。其硬件结构框图如下图1所示。 1.1控制模块STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟，温飘较小，时钟频率宽范围可设置，可彻底声调外部昂贵的晶振和外部复位电路。现STC15系列单片机采用超高速CPU内核，在相同的时钟频率下，速度又比STC早期的1T系列单片机的速度快20％。 1.2以太网模块W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。W5100内部集成有16KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。 1.3传感器模块本系统使用了温湿度传感器DHT-11、烟雾传感器MQ-2以及火焰传感器实现了对环境安全的有效监测。 1.3.1火焰传感器火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中。 1.3.2烟雾传感器MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200~300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，

数据采集系统设计

目录 摘要 (1) 1 引言 (2) 1.1 数据采集系统的简介. (2) 1.2 课程设计内容和要求 (3) 1.3 设计工作任务及工作量的要求 (3) 2 内容提要 (3) 3 系统总体方案 (3) 3.1 系统设计思路 (3) 3.2 系统总体框图 (4) 4 硬件电路设计及描述 (4) 4.1 8253芯片及工作原理 (4) 4.1.1 基本组成及工作原理 (4) 4.1.2 8253与系统连接 (5) 4.2 ADC0809内部功能与引脚介绍 (5) 4.2.1 引脚排列及各引脚的功能 (6) 4.2.2 ADC0809工作方式 (7) 4.2.3 ADC0809与系统连接 (8) 4.3 单片机89C51的引脚与功能介绍 (8) 4.4 8255并行口芯片基本组成及工作原理 (10) 4.4.1 8255的内部结构 (11) 4.4.2 8255的工作方式 (12) 4.2.3 8255与系统连接 (12) 4.5 LED显示部分接线及工作原理 (13) 4.5.1 LED显示工作原理 (13) 4.5.2 LED显示部分接线 (14) 4.6 总体电路图 (14) 5 软件设计流程及描述 (15) 5.1 主程序设计思路 (15)

5.2 部分程序设计流程图 (16) 5.2.1 8253程序流程图 (16) 5.2.2 8255程序流程图 (17) 5.2.3 数据处理流程图 (17) 5.2.4 LED显示流程图 (17) 5.3 汇编语言程序清单 (18) 5.4 仿真结果 (21) 6 课程设计体会 (21) 参考文献 (23)

摘要 数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 本课程设计采用89C51系列单片机，89C51系列单片机基于简化的嵌入式控制系统结构，具有体积小、重量轻，具有很强的灵活性。设计的系统由硬件和软件两部分构成，硬件部分主要完成数据采集，软件部分完成数据处理和显示。数据采集采用AD0809模数转换芯片，具有很高的稳定性，采样的周期由可编程定时/计数器8253控制。完成采样的数据后输入单片机内部进行处理，并送到LED显示。软件部分用Keil软件编程，操作简单，具有良好的人机交互界面。程序部分负责对整个系统控制和管理，采用了汇编语言进行了判别通道、数据采集处理、数据显示、数据通信等程序设计，具有较好的可读性。 随着计算机在工业控制领域的不断推广应用，将模拟信号转换成数字信号已经成为计算机控制系统中不可缺少的重要环节，因此数据采集系统有着重要的意义。