智能环境监测系统的设计_毕业设计.docx
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1、智能环境监测系统的设计_毕业设计智能环境监测系统的设计Designontheintelligentsystemofmonitoringenvironment摘要系统主要由数据收集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心,在数据收集端,利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器;采用10位ADC实现对环境声音的实时录制,参加OV7670摄像头进行实时拍照监控,最后把所收集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端,通过NRF905接收数据,将处理后的环境参数数据进行显示,接收到的语音压缩编码通过1
2、0位DAC进行解码播放,通过按键切换进入全屏环境参数显示形式或全屏监控照片显示形式,并将接遭到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心,设计了通用智能终端和智能温湿度传感器,重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面,介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及,并给出了系统总硬件原理图;另外,为了实现系统的低成本和低功耗,在知足设计要求的前提下,尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面,采用了时间触发的混合调度器形式设计,对系统各个任务进行了设计,并给出了系统软件低功耗设计方法。关键词:SPCE061A;多节点;无
3、线传输;HMIAbstractThesystemisdesignedfortwopartsofdataacquisitionterminalandmobilemonitoringterminal.ItsprocessingcoreisSPCE061Awhichisa16bitsmcu.Inthedataacquisitionterminal,16DHT11ofsinglebustemperature,humiditysensorand16lightintensitysensorarehungontwoCD4067BE.Theenvironmentalsoundisrecordedtocodin
4、gandcompressionwith10bitsADCwhichisbuiltinthemcuatanytime.AddOV7670whichisacameramoduletomonitoratanytime.ALLcollecteddataistransmittedtothemobilemonitoringterminalthroughNRF905ofwirelesstransmissionmodule.Inthemobilemonitoringterminal,thedataisreceivedthroughNRF905.Theenvironmentalparameterdataisdi
5、splayedafterdealingwithandthecompressioncodingofspeechisdecodedtoplaywith10bitsDAC.Wecanswitchtofull-screenenvironmentparameterdisplaymodeorfull-screenpicturedisplaymodewiththekeys.Atlast,theenvironmentalparameter,soundandphotosarestoredtotheSDcard.BasedontheSPCE061Aultralowpowermicrocontrollerasthe
6、core,ageneralintelligentterminalandintelligenttemperatureandhumiditysensordesign,focusesontheterminalandsensortask,hardware,softwareandthedesignofcontrolalgorithmandrealization.Intermsofhardware,introducesthevariouspartsofthesystemdesignthought,theprinciplecircuitandsystem,andthetotalhardwareprincip
7、lediagramisgiven;inaddition,inordertorealizethesystemoflowcostandlowpowerconsumption,insatisfiesthedesignrequestunderthepremise,thelowpriceandlowpowerconsumptioncomponentsaspossible.Intermsofsoftware,usingmixedschedulermodedesigntimetriggered,thevarioustasksforthedesign,andgivesthelowpowerdesignmeth
8、odofsystemsoftware.Keywords:SPCE061A;Multinode;Wirelesstransmission;HMI目录第1章绪论(1)1.1课题提出的背景(1)1.2国内外发展现状(1)1.3目前监控系统中存在的问题(2)1.4课题研究任务(3)第2章智能环境监控系统总体设计(4)2.1系统总体设计(4)2.2工作原理(5)第3章系统硬件选择(6)3.1处理器的选择(6)3.1.1基础单片机概述(6)3.1.2SPCE061A单片机(7)3.1.3方案选择(7)3.2温度传感器的选择(7)3.2.1热敏电阻简介(7)3.2.2DS18B20温度传感器简介(8)3.2
9、.3DHT11数字温湿度传感器(8)3.3湿度传感器的选择(9)3.3.1湿敏电阻简介(9)3.3.2DHT11数字温湿度传感器(9)3.4光照强度传感器的选择(10)3.4.1光感芯片(10)3.4.2光敏电阻比拟电路(10)3.5传感器数据输入方式选择(10)3.5.1单片机IO口并行输入方式(10)3.5.2CMOS模拟开关(10)3.6图像收集方式的选择(11)3.6.1实时收集(11)3.6.2存储芯片(11)3.7数据存储方式的选择(12)3.7.1片外ROM芯片(12)3.7.2SD卡读写模块(12)3.8显示方式的选择(12)3.8.1TFT彩色液晶屏(12)3.8.2HMI串
10、口液晶屏(12)第4章系统硬件设计(13)4.1SPCE061A单片机最小系统(13)4.2光照强度收集电路(15)4.3传感器数据选择输入电路(15)4.4语音输入处理电路(16)4.5语音播放电路(17)第5章系统软件设计(18)第6章结论(20)谢辞.错误!未定义书签。参考文献:.(22)附录(23)第1章绪论1.1课题提出的背景从国内现状来看,监控系统无处不在,但总体来讲都处在单一分离形式,语音摄像需要一套系统,温湿度等环境参数监控也需要一套系统,而且价值不菲,功耗较大,移动性较差,需要较高的硬件与软件支持,数据收集端与监控端需要通过很多很长的通信线进行连接,进而使得系统稳定性不高,对
11、于多参数多点监控的场所,传统设备不能知足其节点数量的要求,可行度不高,空间占用率较大。一些传统设备对于传感器的更换极不方便,更换完传感器后要对所有传感器进行重新编号,不便于维护。鉴于以上缺乏之处,我们拟采取下面措施:1、设计一种可移动式的智能环境监控系统,以方便和适应当代化的信息管理形式。2、该系统采用数字化数据收集,模块化处理,便于系统维护以及数据采集。1.2国内外发展现状20世纪70年代,国外的温室生产开场以较快的速度发展,十分是欧美发达国家,如荷兰、美国等国家实现了机械化。当时由于水平的限制,对于生态环境因素采用单因子控制,即对温度、湿度、光照和二氧化碳浓度进行单独分别控制的方法,主要是
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