基于單片機的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)畢業(yè)論文[優(yōu)選材料]

1、基于單片機的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)專業(yè)：電子信息工程 摘要 隨著時代的發(fā)展，21世紀的電子產(chǎn)品也越開越豐富，伴隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，電子測量的應(yīng)用也越來越廣泛，不再局限于軍事，轉(zhuǎn)向民用發(fā)展。更加使得電子測量技術(shù)的到極大的發(fā)展。數(shù)字信號有著良好的抗材料本身干擾和環(huán)境干擾的能力，所以，現(xiàn)在市面上的模擬信號產(chǎn)品逐漸被數(shù)字信號產(chǎn)品代替，并且使得測量產(chǎn)品越來越方便。根據(jù)市場調(diào)查，雖然市場上有很多關(guān)于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)測試儀，但大多數(shù)是應(yīng)用于空氣，湖泊，海洋，河流等大型檢測系統(tǒng)，關(guān)于檢測農(nóng)業(yè)環(huán)境的室內(nèi)小型檢測系統(tǒng)市面上卻很少，所以，設(shè)計一個小型簡單方便使用的農(nóng)用檢測系統(tǒng)對于農(nóng)業(yè)大棚提高產(chǎn)量，解決環(huán)境變幻對農(nóng)業(yè)大棚的損壞

2、，有很大的社會意義。關(guān)鍵詞：單片機 環(huán)境檢測 農(nóng)業(yè)Environment monitoring system based on single chip microcomputer Abstract With the development of the era, as the electronic products are rich in the 21st century, along with the rapid development of electronic products, electronic measurement is becoming more and more widel

3、y applied, no longer restricted to military and civilian development. More to the great development of electronic measurement technology. Digital signal has a good ability to resist interference and environmental interference material itself, so, now the analog signals of products on the market is g

4、radually replaced by digital signal products, and the measurement products is more and more convenient. According to the survey of the market, although therere a lot about the environmental monitoring system tester on the market, but most is applied in the air, lakes, oceans, rivers, large detection

5、 systems, such as indoor small detection system about the detection of agricultural environment, but few on the market, therefore, to design a small simple and easy to use agricultural detection system for agriculture greenhouses to increase production, to avoid bad weather outside.Key word Single c

6、hip microcomputer Environment detection system Agricultural greenhouse 目錄1課題任務(wù)與要求41.1任務(wù)41.2任務(wù)目標41.3課題要求42系統(tǒng)概述42.1選題背景42.2 單片機簡介52.3 C語言簡介52.5 Keil C51簡介52.6 Proteus概述53系統(tǒng)的總體設(shè)計63.1系統(tǒng)監(jiān)控對象63.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)63.3系統(tǒng)流程圖74系統(tǒng)硬件設(shè)計94.1微處理器94.2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104.3傳感器104.4光照強度傳感器模塊104.5大氣壓強傳感器模塊104.6 PM2.5傳感器模塊114.7 溫濕度傳感器模塊114.

7、8 系統(tǒng)總電路圖114.9 PCB圖片125系統(tǒng)軟件設(shè)計125.1 溫濕度子程序125.2光照強度子程序135.3 大氣壓強子程序135.4 PM2.5子程序135.5 串口通信子程序146 測試結(jié)果與分析改進147附錄158參考文件179總結(jié)、致謝18引言在日常生活中，關(guān)乎我們的生活質(zhì)量，也在農(nóng)業(yè)大棚中關(guān)乎大棚的產(chǎn)量，合適的，會極大地提高產(chǎn)量。合適的也會極大地提高我們的生活質(zhì)量。但是。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控耗時間極長，效率擠滿，而且需要人工不間斷的監(jiān)控，費事，費力，才能達到每時 每刻監(jiān)控的目的。單片機體積小，對外界環(huán)境的抗干繞能力也強，可以應(yīng)用在場合。我們單片機做重點的操控原點，配合多個傳感器和

8、信息分析模塊，有效的采納，分析等信息，并置設(shè)報響聲的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)超過設(shè)定的數(shù)值，就可以利用響聲系統(tǒng)來提醒操作人員進行調(diào)控。為了實現(xiàn)以上系統(tǒng)，我們小組應(yīng)用EXP-89S51單片機設(shè)計了一套環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)對可以系統(tǒng)的監(jiān)控和控制，有不錯的效果。1課題任務(wù)與要求1.1任務(wù) 設(shè)計一個基于單片機實現(xiàn)PM 2.5、溫度、濕度、光照強度、大氣壓強的實時監(jiān)測系統(tǒng)。當五個被測環(huán)境數(shù)據(jù)中的任何一個超過設(shè)的定范.圍，系統(tǒng)會發(fā)出警報并且提醒操作人員進行人工干.預(yù)控制。1.2任務(wù)目標1、根據(jù)所學(xué)知識，查詢資料，學(xué)會自學(xué)。2、根據(jù)所學(xué)知識，學(xué)會了解，解決實際問題。3、通過制作實物，掌握，了解相關(guān)芯片的功能及一般應(yīng)用，鍛

9、煉自己的動手能力以及分析思考能力。1.3課題要求 （1）使用傳.感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并對此中的模擬量舉行模和數(shù)的轉(zhuǎn)換，以便于單片機處理；（2）了解單片機最小系統(tǒng)及典型模塊的電路設(shè)計，掌握基于典型外圍電路如測溫度、測濕度、測光照等的軟件設(shè)計，實現(xiàn)用單片機對所采集的數(shù)據(jù)進行處理；（3）實現(xiàn)RS232串口通信和1602液晶屏的程序設(shè)計，解決數(shù)據(jù)的傳輸、顯示及排列問題；（4）完成單片機與按鍵聯(lián)合工作的程序設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的手動設(shè)置。2系統(tǒng)概述2.1選題背景隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測的方法也不斷改進，尤其是以計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測手段更加方便、快捷，廣泛適用于農(nóng)業(yè)溫室控制和日常家庭生活等。進行著社

10、會不斷發(fā)展，人們對植物業(yè)的需求越來越高，古代能也生產(chǎn)方式已經(jīng)遠不能喂飽社會的需要，而隨之誕生的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)愈來愈受到人們的青睞，溫式大棚就是其中一種。我們知道，農(nóng)作物的成長受到光照、溫、濕度和大氣壓強等多重洇素的配合作用，而溫式可以借助計算機系統(tǒng)模擬植物成長的天氣前提，供應(yīng)最佳的成長環(huán).境以避免因外面惡劣天氣等不好的因.素的影響，進而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，室內(nèi)空氣質(zhì)量對人們的日常生活也產(chǎn)生了重要影響，適宜的溫濕度能給人舒適感，而有害氣體的散發(fā)卻嚴重損害人體健康。是以，如何節(jié)制室內(nèi)溫.度、濕.度、氣.壓等破壞氣氛質(zhì)量的成分顯得至關(guān)重要。而傳感器技術(shù)的發(fā)展為我們解決這個問題找到了突破口，我們可以

11、運用單片機配合傳感器實時采集環(huán)境數(shù)據(jù)并進行處理實現(xiàn)自動控制。2.2 單片機簡介單片機是電腦進程中的一個重的有用的的紀念碑，標識著電腦正在發(fā)現(xiàn)了平常電腦和欠入式見算計系統(tǒng)兩條河流。單片機目前按用途劃分，單片機畫為普通和專業(yè)的型兩種類:通用性單片機就是其內(nèi)部可以開發(fā)資源全部提供給客戶。（如：存儲器，I/O等外圍功能部件），用戶根據(jù)需要，設(shè)計一個通用單片機為核心，在配備意外為接口電路以及其他外圍設(shè)備，別切編寫不同的軟件來滿足不同的監(jiān)控系統(tǒng)。專業(yè)型單片機只對某些特殊東西特殊用途而制作的單片機，所以，專業(yè)單片機有非常明顯的綜合優(yōu)勢。我們應(yīng)用sT89C52單片機，ST89C52單片機是STC企業(yè)出生的一種

12、耗供較少、功能很多的CMS8位小的可以控制的一起器件，具有在 8K 系統(tǒng)可一用編程FlAsh存儲器。芯片上，擁有8 bit CPU 和在系統(tǒng)編程閃存。 2.3 C語言簡介 C語言是在上世紀末問世的，早期C語言主要應(yīng)用于UNIX系統(tǒng)。C擁有很厲害的性能和個方面否認厲害的地方嘴賤為普通人認識的語言，到了上世紀末，C語言慢慢走里其他可以控制的系統(tǒng)，并快快的的得到廣大的應(yīng)用，成為當代最優(yōu)秀的程序設(shè)計語言之一。使用C語言解題時，在程序中有兩個描述，及數(shù)據(jù)描述和處理步驟描述。2.5 Keil C51簡介 Keil C51是美利堅合眾國Keil softwre 集團出生的關(guān)于51系單片子機開法東西，它的集聚

13、了關(guān)于原程編嗎、編、譯嗎、仿真、調(diào)試于乎一體，支持匯.編、C和P1/m語言。系統(tǒng)也供應(yīng)了許多的庫函數(shù)和功能強力的集成開法調(diào)試軟見，界面好看，簡單好學(xué)。Keil C51 出生到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了幾個個版本。2.6 Proteus概述Prottus IsIs是 Labcnter生產(chǎn)開展的有關(guān)運輸電的線拆開來觀察和現(xiàn)實的東西仿直的東西。他是在Windows系統(tǒng)中執(zhí)行仿直、分.析、 模.擬種種吧運輸電的線集中起來。Proteus，完成了數(shù)字、電路、單片機及各種外面的部件的仿直。有許多虛儀.器，如示.波器，邏.輯分.析儀、信.號發(fā)生.器的等。，支持流行單片機方真。，提供軟件調(diào)式功能。有關(guān)斷的點等使用的功能，

14、而已可以查看每個變的東西、儲存器等的目前的情形；還支持其他軟件的編程和翻譯，有厲害的原理圖片繪畫功能。已有，這款軟件是很實用，易學(xué)，好上手。Proteus發(fā)展很快，現(xiàn)在已經(jīng)幾個版本。 3系統(tǒng)的總體設(shè)計3.1系統(tǒng)監(jiān)控對象 PM2.5 溫度 濕度 大氣壓強3.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要由信.號采集部分、信號處理，顯示（1902顯示屏）模塊、報警（蜂鳴器模）塊、串口通信五個成分組成，結(jié)構(gòu)圖如圖。全部硬件整體中以ST89C52單片機作為原點操控終點 ，外面連接有傳送器電路、報警電路和操控電.路等模板。系統(tǒng)工作時大氣壓強傳送器，細微顆粒傳送器，光照強度傳送器，溫、.濕度傳送器會定時對周圍環(huán)境中等參數(shù)進行

15、數(shù)據(jù)的收集和比較，將得到的資料遞給到單片機中與既定的信息進行蔣亮，假如收到到的資料信息在正常的氛圍以里 ，則單片機將該資料信息輸出至顯示模塊（1902液.晶顯示屏）進行每時每刻的顯示，并遙控系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí).行數(shù)據(jù)的收集工作；收集到的信息已經(jīng)大于平常既定的氛圍，單片機應(yīng)該通過其出口端向報響聲電路（蜂鳴器）發(fā)送報.警消息。 另外，還設(shè)置了三個按鍵，分別是設(shè)置鍵，按鍵+，按鍵-，用來調(diào)節(jié)單片機中壓強，PM2.5。光照強度，溫濕度的正常范圍，設(shè)置鍵用來切換模塊切換模式或者設(shè)置范圍模式，設(shè)置+，設(shè)置-用來調(diào)節(jié)正常范圍的數(shù)值以及切換模塊。 3.3系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖 AD。轉(zhuǎn)換 BH150程序流程圖 BM

16、P85程序流程圖 DHT1程序流程圖 串口通信流程圖 1602程序流程圖總體程序框圖4系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1微處理器 微處理器（英語：Microprocessor，縮寫：P或uP）是可編程化特殊集成電路。我們采用北京達.盛科技集團出生的EXP-89S51單片機，它是一種耗功很少但是功能較大的.CM0S 8.位小的可以操控器件，具有片內(nèi)128*8字節(jié)的RAM。4KB.ROM。32個可編程I/O引腳。2個16 立固定器/集數(shù)器。6個開了源。JTAG接口。全.UART.串通道和看門狗定時器。支持閑著或者是不閑著模式，支持RS232串口在線仿真與調(diào)試，斷電程序丟失。4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 該模塊主要用于將灰塵

17、信息轉(zhuǎn)化為單片機可識別的消息。系統(tǒng)所完成的模數(shù)變幻模塊為 ADC0832，該心片是.8.位分辯率、雙方向.A/D.轉(zhuǎn)換新片。它具有進和出的電與.TTL/CMOS.相能相處在一起、變幻速度快、穩(wěn)定性強等特點。4.3傳感器 傳感器的特點包括:微.型化、數(shù).字化、智.能化、多.功能化、系.統(tǒng)化、網(wǎng).絡(luò)化。是完成不用人控制檢驗和不用人控制監(jiān)控的第一模塊。傳感器的出生讓世界更好，更豐富，更精彩，讓物體活了起來。4.4光照強度傳感器模塊 我用的光強傳感器是.BH17510FVI。它還可以根據(jù)光強來調(diào)整屏幕亮度。它的光強度探測范圍為1.lx-65535.lx。它具有低電流、高分辨率（可達0.5 lx）、支持

18、 BUS接口、光源依賴性弱、可調(diào)的光學(xué)窗口、接近視覺靈敏度的光譜靈敏度等特性。內(nèi)部框圖如圖： 4.5大氣壓強傳感器模塊系統(tǒng)所用大氣壓強傳感器為BMP085，它作為新一代高精度氣壓傳感器與SMD500的功能和引腳是完全兼容的。它是基于壓阻效應(yīng)技術(shù)的，具有穩(wěn)定的電磁兼容性、.高精度、.線性性、.不變性，具有總線接口。BMP085在低的高度噪聲快速轉(zhuǎn)換的情況下，表現(xiàn)很好。實物圖和原理圖分別如圖4.6 PM2.5傳感器模塊地球中范圍=2.5微米的物質(zhì)，為可進入肺部的微小土物質(zhì)，也叫作PM2.5.然而.PM2.5.只是地球環(huán)境成分中含量較小的組分，但它對環(huán)境質(zhì)量和可以看見有多遠等指標有重要的影響。PM2

19、.5是肉眼看不見的且對人體有害，不容易消失，存在時間長 ，對環(huán)境有嚴重的危害。 2012.年10.月6.日，北京已經(jīng)有35個監(jiān)測點在檢測。這個版塊將肺部的微小顆粒物質(zhì)多少改成與它成正比的電信號。PM2。5傳感器屬光學(xué)傳感器。將紅外線發(fā)光兩個極性的管子器件、.光與電的晶體管、.放大電路組成。它通過光線的反、.折射原理可以檢測到空氣中的可進入肺部的微小顆粒物質(zhì)，尤其是它可以的檢測非常小的顆粒。有效接收距離為15MM，接收角度是正負60度。此外，它可以區(qū)分屋內(nèi)煙塵。適用于空氣凈化器，.空調(diào)，.空氣監(jiān)測等。4.7 溫濕度傳感器模塊 本文所使用的溫、.濕度傳送器（如圖）是一件已經(jīng)擁有標準數(shù)字數(shù)據(jù)的溫、.

20、濕度復(fù)合傳送器。它具有反應(yīng)速度很開、較強的外界昂干擾能力、.不變性高等優(yōu)點。其濕度測量范圍為20-90RH.，分辨率為1RH.，溫度測量范圍為0-50，分辨率為.1。該模塊所應(yīng)用的運輸方法為一條線制兩行并列口傳輸，即運輸長度遠，應(yīng)該在重要的地方關(guān)注位置并進行放置。4.8 系統(tǒng)總電路圖整個系統(tǒng)的硬件電路原理圖分為1602液晶電.路、.按鍵電.路、.蜂鳴器電.路、.灰塵傳感器電.路、.A/D轉(zhuǎn)換電.路、.溫濕度傳感器電.路，.光照傳感器電.路、.壓強傳感器電.路等組成。系統(tǒng)總電.路圖如下圖。4.9 PCB圖片5系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 溫、濕度子程序 程序中預(yù)設(shè)環(huán)境的正常溫度和濕度范圍。系統(tǒng)通電后所有模

21、板開始初始化，之后單片機通過傳感器發(fā)工作信息，調(diào)控傳感器舉行溫、.濕度采納，得到的數(shù)據(jù)運輸?shù)絾纹瑱C進行分析、整理。相近的消息與既定的設(shè)值比對，氛圍一個規(guī)定的數(shù)值不在既定設(shè)數(shù)值范疇內(nèi)，則鳳鳴曲發(fā)出響聲，但是單片機仍然 仍然收集數(shù)據(jù) 。當數(shù)值到既定的范圍之后，蜂鳴器取消響聲。 5.2光照強度子程序與上述模塊相通，同樣為系統(tǒng)預(yù)設(shè)光照強度的正常范疇，系統(tǒng)諸如能源后模塊舉行開始化，之后單片機發(fā)出讀取光照強度的信號，光照強度模塊開始進行光強度采集，并將采集到的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值進行比較，以檢測光照強度有沒有溢出常規(guī)范疇。 5.3 大氣壓強子程序在單片機中保存一個氣壓通用范疇，然后注入能源后舉行模板開始化，隨后收

22、取操控消息進入環(huán).境氣.壓采收模式，并把數(shù)據(jù)運輸?shù)絾纹瑱C舉行分析、整理。如果數(shù)據(jù)沒有超過既定的數(shù)值，則不報警。所得到的最后結(jié)論繼續(xù)舊超既定數(shù)值，的確地球氣壓出現(xiàn)不通常，外界干擾過大，單片機操控報警單元發(fā)出響聲。當系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果回溯到平常情形時，單片機運出操控響聲斷開報警。 5.4 PM2.5子程序程序設(shè)計集體思緒同以上幾個模塊，所差異的是，PM2。5傳送器扔出的是模擬消息，還必須決議A/D轉(zhuǎn)換才華運輸去單片機舉行響應(yīng)的信號裁決。 5.5 串口通信子程序 系統(tǒng)上電后，并口初始化，設(shè)置并口通信數(shù)據(jù)格式為，1個開始位。8個信息位。1個結(jié)束位。無校驗位。利用定時器1的工作方式2作坡特率發(fā)生器。設(shè)置坡特率

23、為9600。隨后串口等待接收數(shù)據(jù)。當接收到回傳數(shù)據(jù)指令時，每當隔閡一.定的時間，單片機就會按照該固定格式將采集到的各項數(shù)據(jù)傳回到PC機上進行顯示。格式設(shè)置采用專門的格式改變函數(shù)實現(xiàn)。6 測試結(jié)果與分析改進 那上面的兩條圖片是系統(tǒng)采集到的信息，通到過去與準確常用信息進行對比發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對環(huán)境相關(guān)參數(shù)的測量與監(jiān)控，達到了預(yù)計的目標。這個系統(tǒng)其實還可以進行改進，一方面可以采用軟件修正和精密硬件進一.步提高被測參數(shù)的精度，另一方面設(shè)法通過PC機對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，以可以看得見的圖形顯示出來，有利于操控人員分析當前環(huán)境發(fā)展。7附錄實物展示 1602屏 光強 傳感器灰塵傳感器 擴展板 系統(tǒng)側(cè)面 氣壓 傳感器系統(tǒng) 內(nèi)部 系統(tǒng) 上面 系統(tǒng) 主板 PC機 數(shù)據(jù)8參考文獻1 吳 飛，張矚熹，楊宏橋.基于Zigbee的醫(yī)院機房無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計J.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008年第12期.2 謝維成，楊