基于PIC單片機(jī)的環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

摘 要：本文介紹了一個(gè)環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)。此環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)能對(duì)環(huán)境中溫度、濕度、空氣質(zhì)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)探測，可以快速獲得環(huán)境中各參數(shù)值。

關(guān)鍵詞：環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò) 溫濕度探測 空氣質(zhì)量指數(shù)探測

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（b）-0011-01

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們對(duì)環(huán)境問題及健康問題的日益重視，大氣品質(zhì)狀況受到越來越多的關(guān)注，政府和社會(huì)對(duì)氣體環(huán)境探測的投入也越來越大。環(huán)境探測技術(shù)發(fā)展越來越快，出現(xiàn)了各種能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)的檢測設(shè)備。環(huán)境污染的增多，需要探測環(huán)境的范圍的擴(kuò)大，單個(gè)探測點(diǎn)已很難覆蓋這些探測環(huán)境并實(shí)時(shí)的探測被測環(huán)境，于是出現(xiàn)了初步的環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)。它們通過有線制傳輸數(shù)據(jù)，將各個(gè)探測點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送到中心控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在線探測。

對(duì)于大環(huán)境的探測，必須在不同的地點(diǎn)布置探測點(diǎn)，組成一個(gè)探測網(wǎng)絡(luò)。本文即構(gòu)建了一個(gè)這樣的探測網(wǎng)絡(luò)。由于硬件設(shè)備有限，以及從經(jīng)濟(jì)性考慮，本文僅采用溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器構(gòu)成此監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

1 總體思路

本文研制的環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)上分別固定若干探測傳感器，由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控各實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)傳感器的測量數(shù)據(jù)，并在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上通過人機(jī)交互界面顯示該數(shù)據(jù)的數(shù)值以及變化曲線，隨時(shí)了解空氣凈化器的凈化功效。通過溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器構(gòu)建一個(gè)環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)，以模擬實(shí)驗(yàn)艙檢測環(huán)境。

主要分為下面三個(gè)部分展開。

（1）測量節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)。

本文研制的是一個(gè)環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上分別固定不同的探測器。將溫濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器模塊化，根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的極性、大小進(jìn)行分類，對(duì)同類別的傳感器輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將更有利于探測器探測到的信號(hào)的傳輸，從而方便對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理。

（2）信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)。

建立串行通訊模塊，將傳感器得到的信號(hào)通過串行通信傳輸?shù)接?jì)算機(jī)平臺(tái)，從而方便計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)顯示。

（3）計(jì)算機(jī)中心控制平臺(tái)設(shè)計(jì)。

建立計(jì)算機(jī)中心控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)探測點(diǎn)、傳感器的選擇以及測量信號(hào)的自動(dòng)處理。接收傳感器采集到的數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)果顯示人機(jī)交互界面，動(dòng)態(tài)顯示環(huán)境中相關(guān)參數(shù)的變化趨勢，同時(shí)利于觀察者觀察。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)要求能對(duì)環(huán)境中溫度、濕度、空氣質(zhì)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以便了解空氣中各參數(shù)值變化趨勢，從而隨時(shí)了解空氣凈化器的凈化功效。選用模塊化的shit10作為溫濕度傳感器，模塊化的KQ2作為空氣質(zhì)量傳感器，構(gòu)成環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)。兩路傳感器出來的均為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，其中溫濕度傳感器出來的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理；空氣質(zhì)量傳感器出來的信號(hào)為模擬信號(hào)，僅需要對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)選用PIC18F452單片機(jī)作為處理器，此單片機(jī)自帶10位A/D，因此電路不需要單獨(dú)接A/D轉(zhuǎn)換芯片。且PIC18F452單片機(jī)支持RS232和RS485，可以很方便的進(jìn)行串口通訊電路連接。采用LCD顯示和PC機(jī)顯示雙重顯示方式。系統(tǒng)的硬件部分包含電源電路、信號(hào)采集電路、單片機(jī)處理電路、人機(jī)交互接口電路等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

本文研制的環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)需要將溫濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器的信號(hào)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)人機(jī)交互平臺(tái)動(dòng)態(tài)顯示，計(jì)算機(jī)又通過單片機(jī)控制傳感器的信號(hào)采集，形成一個(gè)控制循環(huán)。環(huán)境探測網(wǎng)絡(luò)程序分為一下四個(gè)部分：溫濕度傳感器信號(hào)獲取程序、空氣質(zhì)量傳感器信號(hào)獲取程序、LCD顯示程序、串口通訊程序、人機(jī)交互接口顯示程序。

4 結(jié)語

通過本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測，及時(shí)了解環(huán)境中相關(guān)參數(shù)的信息，對(duì)于實(shí)現(xiàn)空氣凈化設(shè)備的更加智能化具有十分重要的意義，并對(duì)了解環(huán)境中空氣含量的變化趨勢，為工業(yè)環(huán)境、醫(yī)院環(huán)境和人們的生活環(huán)境等環(huán)境監(jiān)測提供十分重要的數(shù)據(jù)和依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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