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学生姓名赵俊杰学号
所在学院物理与电信工程学院
专业班级通信工程专业1103班
指引教师李翠华
完毕地点物理与电信工程学院实验室
年6月5日
外界环境检测仪的设计
赵俊杰
(陕西理工学院通信1103班陕西汉中723000)
指引教师:李翠华
【摘要】外界环境检测仪是对外界环境所波及到的变量进行检测,例如、温度、湿度、光照强度、灰尘浓度等,使人们以便及时的理解外界环境的状况,也可用于航海宇航等工业领域。本次设计运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播,实现了人们在室内及时理解外界环境的变化。本系统具有功能强大、成本低、工作稳定、传播数据及时、精确的长处。
【核心词】:温度、湿度、光照强度、灰尘浓度、无线传播。
Thedesignoftheexternalenvironmentdetector
Zhaojunjie
(Grade11,Class1103,MajorCommunication,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi)
Tutor:LiCuihua
Abstract:Externalenvironmentdetectorisinvolvedtotheoutsideenvironmentvariables,suchas,temperature,humidity,lightintensity,dustconcentration,etc.,whichmakepeopleconvenientandtimelyunderstandingoftheexternalenvironmentcondition,-chipmicrocomputertocontroloftemperature,humidity,lightintensity,,lowcost,stablework,theadvantagesofaccurateandtimelydatatransmission.
KeyWords:Temperature,humidity,lightintensity,dustconcentration,wirelesstransmission.
目录
1绪论 1
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4系统软件设计 12
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19
19
19
5软硬件调试 23
23
24
道谢 26
参照文献 27
附录A 28
附录B 30
附录C 32
附录D 51
附录E 52
1绪论
在人们的平常生活中,出行、旅游、行程安排都离不开对环境状况提前的预知,老式的有线检测,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。目前国内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区和环境因素的影响难以实行全面、灵活的监测,在外界环境特殊的状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播的外界环境有效的措施之一是运用RF24L01(射频技术)和Zigbee技术(无线短距离传播技术)。本次设计基于无线SPI合同组建的网络外界环境检测系统,为外界环境监测提供了新措施思路。RFL2401技术具有低成本、低功耗和低速率无线传播的特点,合用于长短多种距离小范畴的组网合同,特别是在控制领域中得到迅速的发展与应用。
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,美国和欧洲相继启动了无线传感器网络的研究筹划,美国自然科学基金委员会制定的无线传感器网络的研究筹划。美国的某些研究机构和高档筹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,微软公司和其她信息产业巨头也开始对无线传感器网络进行研究,同步尚有其她科技发达国家也开始了无线传感器网络的研究工作。
通过几年的研究,不断的运用和改善,目前无线传感器采集系统重要应用在都市公共安全、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。因此,越来越多的公司和厂家注重无线传感网络的研究与发展。
外界环境的好坏和人们的生活密切有关,本设计规定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播,使人们可以在家中随时理解外界环境的状况。
1. 画出总体设计框图,用以阐明检测仪由哪些相对独立的功能模块构成,标出各个模块之间互相联系。并以文字对原理作辅助阐明,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,总电路具有无线传播的功能;。
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,在拟定电路充足对的性同步,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本上,对整个电路的元器件和布线进行合理布局,实验样机一套。
本设计波及到的重要问题是:(1)传感器选型(2)信息传播核心芯片的选型和模块的设计(3)无线传播模块的辩论(4)显示模块的设计及液晶显示的选型。
光敏电阻
光敏电阻器是运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变化的电阻器,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削弱而减小。本次设计是选用前者作为光强采集元件。
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,进而变化模拟电压,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照进行比较进而编为0/1代码,(本次过程也量化编码的过程)在内部逻辑的控制下将其以一种字符为单位送入锁存寄存器,进行锁存,于此同步等待单片机中断的到来。其成果可直接用于单片机的辨认。
数字温湿度传感器
DHT11数字温湿度传感器是一款具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度传感技术,传感器涉及一种电阻式感湿元件和一种NTC测温元件,校准系数以程序的形式存在OTP内存中,传感器内部在检测型号的解决过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。4针单排引脚封装,连接以便。
MQ211型气敏元件特点:
这是一种通用性较强的气敏元件,气敏传感器的敏感元件是气敏电阻器,气敏电阻器的阻值随吸附气体的浓度变化而变化,运用这一特性检测气体浓度。合用于一般可燃气体(如氢气、液化石油气、煤气、一氧化碳、烷烃类等及酒精、***、汽油、烟雾等有害气体的检测,是制作换气扇、脱排油烟机自动开关、气体报警器,避免环境污染的抱负气体敏感器件)。
MQ211气敏传感器管脚排列如下图所示: