无线环境监测模拟装置的设计

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基于无线传感器网络的环境监测与信息采集系统设计与实现

基于无线传感器网络的环境监测与信息采集系统设计与实现

基于无线传感器网络的环境监测与信息采集系统设计与实现随着科技的发展,无线传感器网络在环境监测与信息采集领域起到了举足轻重的作用。

本文将介绍基于无线传感器网络的环境监测与信息采集系统的设计与实现,涵盖了网络结构、传感器选择与布置、数据采集与处理等方面。

首先,让我们来看一下无线传感器网络的网络结构。

无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的,这些节点相互连接,形成一个自组织、自配置的网络。

通常情况下,无线传感器网络采用分簇的方式进行组织,每个簇由一个簇头节点领导,其他节点将数据通过簇头节点进行传输,从而实现数据的传递和交换。

在设计环境监测与信息采集系统时,我们需要根据监测区域的大小和形状,合理布置传感器节点,以确保数据的完整性和准确性。

其次,选择合适的传感器对于环境监测与信息采集系统的设计至关重要。

传感器的选择应基于监测目标,如温度、湿度、光照等指标。

同时,传感器的精度、功耗、传输距离等因素也需要考虑。

一般来说,我们可以选择多种类型的传感器来组成一个复合传感器节点,以实现对多个环境指标的监测。

此外,传感器的布置位置也需要根据监测目标的特点来确定,以确保数据采集的全面性。

数据采集与处理是无线传感器网络环境监测与信息采集系统中至关重要的一环。

传感器节点通过收集环境数据,并将其传输到簇头节点进行处理和存储。

随着传感器节点数量的增加,数据的规模也会不断增大。

因此,我们需要采用适当的数据压缩和聚合技术,以减少数据传输和存储的成本。

同时,在数据处理中,我们还可以采用数据挖掘和机器学习算法,从数据中提取有用的信息,进一步优化监测与采集系统的性能。

除了上述关键技术,环境监测与信息采集系统还需要解决能源管理和网络安全等问题。

传感器节点通常使用电池或能量收集装置作为能源供给,因此,如何优化能源消耗,延长节点寿命成为一个重要的研究方向。

此外,由于无线传感器网络中数据的传输是通过无线信道进行的,因此网络安全问题也不容忽视。

对于环境监测与信息采集系统而言,我们可以采用数据加密、身份认证等措施,保护数据的机密性和完整性。

无线环境监测模拟装置的探讨

无线环境监测模拟装置的探讨
关键词 : 无 线环境监 测 模拟装置 探 讨
中图分 类号 : T P 2 7 4
文献标识码 : A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ文 章编号 : 1 0 0 7 . 9 4 l 6 ( 2 0 l 3 ) 0 7 — 0 1 9 2 — 0 1
1方 案设 计 与论 证
1 . 1无 线收发 模 块
C MO S L C D 控制驱动器P C D 8 5 4 4 , 所有的显示 功能集成在一块芯 片上 , 所需外部元件很少且功耗小。 ( 2 ) 方案确定。 综合 以上分析 , 从功
要求 。 而AR M微控制器S T M3 2 系列虽然具有丰富的资源 、 强大的功 能与低功耗等特点 , 但是其性价 比相对来说 比较高 , 整机 电路也 比
( 1 ) 测试方法 。 1 ) 分模 块进行测试 : 对探 测节 点的光 照检测进行
测试 , 验证它是否能正常工作 ; 对探 测节点的温度检测进行测试 , 验 较复杂 , 故也不选取 。 因此在保证满足要求的前提下 , 我们选择 了适 证它是否能正常工作 ; 对 无线通信模 块进行 测试 , 验证 是否能正常 合于许多要求高集成度、 低成本的P 8 9 L P C 9 2 2 微控制器 , 其集成 了许 通信 。 2 证各模块正常工作之后 , 再进行整机测试 。 ( 2 ) 数据记录。 直 多系 统级 的功 能, 大大减少 了元件的数 目并降低系统的成本 。 接对单个光敏 电阻进行光照变化 时的阻值 测量 , 记录数据如 下: ( 如 1 . 3显 示 器比较 与 选择 ( 1 ) 方案比较。 方案一 : 采用D M- 1 6 2 液晶显示模块, 具有低功耗 、 模块结构紧凑、 轻巧、 装配容易等特点 , 但是其界面比较小, 不能达到

禽舍内环境湿度无线监测装置的设计

禽舍内环境湿度无线监测装置的设计

据 通 过 无 线模 块 P R 0 0发 送 , 收机 计 算 出 湿 度 值 , 在 液 晶屏 上 显 示 。系 统 发 射 部 分 以 A 8 S 2为 核 心 , T 20 接 并 T9 5 包 括 湿 度采 集 和 无 线 发射 。接 收 部 分也 以 A 8 S 2为核 心 , 括 无 线 接 收 和 液 晶显 示 。系 统 具 有 测 量 精 确 、 T 95 包 简 单 实 用 和小 型 化 的特 点 , 足 禽舍 湿 度 监 测 的 实 际要 求 。 满
将 HS 1 1 于 5 5振 荡 电路 中 , 电 容 值 的 变 10 置 5 将
化转换成 电压频率信号 , 以直接被单 片机采集 , 可 其
电路如 图 2所 示 。
_ 厂
/ Hz 73 51 72 4 2
湿度
/ RH % 5 5 6 0

/ Hz 66 0 6 66 0 0
容量随着 所 测空 气湿 度 的增 大而增 大 , 对湿 度在 相 1 ~ 0 %R % 10 H范 围内; 电容量 由 10 F变 到 20 F 6p 0p ,
其 误 差不 大 于 ± %R 响应 时 间 小 于 5 ; 度 系 数 为 2 H; s温 0 0 p /C。该传 感 器 的特 点 : 标 准 环 境 下 不 需 校 .4 F  ̄ 在
2 1 湿 度传 感 器 .
1 系统 设计
系统采用 5 1系列单片 机及 由 n F0 无 线 收发 R41
收 稿 日期 :2 1 — 2 8 0 1 0 —1
系统采用的湿度传感器 H 10 是变容式相对湿 S 1 1
度传感器 , 电路构成 中等效 于一个 电容器件 , 电 在 其
图 1 系 统 原 理 框 图

无线环境监测模拟装置设计与实现

无线环境监测模拟装置设计与实现

, 可得输入电压 V= / i、芦


功率激励 为末 级功放提供激励功率 . 末级 功放对 前级 信号进行功 率放大 , 在负载上满足要求 的发射功率 , 采用丙类 功率放 大器 . 工作频 图 1 系统主框图 率为本机振荡频率 1. M z 2 O H .为了防止 出现波形失真调频振 荡极 和 O 2电路设计 . 缓冲极不能相联 , 同时为减小射极 跟随器对前级 振荡器 的影响 。 合 耦 2 温度采集 电路 . 1 电容 c 取 3 p ,2 0 2 u 左右 。 1 0F 取 . 2F C 0 为 了节省 资源 .S 82 D 1B 0的 电源供 电方 式采 用 寄生 电源 供 电 , 调幅接收部分是 由高频放大 、 调 、 解 功率放大 和末级功放等 部分 v 、 N 接 地 。O线接 单 片 机 I 。 下 位 机 探 测 结 点 首 先 控 制 组成 G D I / / O D 1 B 0完成初始 化操作 . S8 2 再发送 4 h指令进行温 度转 换 , 时一段 4 延 时间后 , 再进行初始化 , 发送 b h e 指令进行读取温度值 , 后将测得的 然 — — 温度值通过无线 P 26 编码电路传输到下一节点或监测 终端。实际 T 22 操作 中 ,O口线都要接 5 I / K左 右的上拉电阻 , 防止温度传感器工 作不 图 5 调幅接收 电路组成框图 灵敏 , L D显示 屏上时有 时无。 在 C 采用包络 检波法解调 。带通滤波器使 2 S A K信号完整的通过 . 经 包络 检测 , 出其包 络 , 由低 通滤波 器滤除高频 杂波 , 输 再 是系 带信号 ( 包络 ) 通过 。 不计噪声影响 , 带通滤波器输出为 2 S A K信号 , 即 ) 。 : e ( (cs t to  ̄, ) a 包络检测器输 出为 s)经抽样 、 f, f 判决后将码元再生 , 即可 恢复 出传输的数字信号。

第九届全国大学生电子设计竞赛题目

第九届全国大学生电子设计竞赛题目
3
总分
30
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第(1)项
7
完成第(2)项
2
完成第(3)项
7
完成第(4)项
6
完成第(5)项
12
完成第(6)项
5
完成第(7)项
6
其他
5
总分
50
无线环境监测模拟装置(D题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个无线环境监测模拟装置,实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成(实际制作2个)。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路,要求具有无线传输数据功能,收发共用一个天线。
(4)可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧的距离小于5cm。
(5)可移动声源到达Ox线后,必须有明显的光和声指示。
(6)功耗低,性价比高。
2.发挥部分
(1)将可移动声源转向180度(可手动调整发声器件方向),能够重复基本要求。
(2)平均速度大于10cm/s。
(3)定位误差小于1cm。
(4)可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。
二、要求
1.基本要求
(1)制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能,编码预置范围为B~B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃~100℃,绝对误差小于2℃;光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联,单电源供电。
(2)制作1个监测终端,用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信,并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。

D题无线环境监测模拟装置

D题无线环境监测模拟装置

等奖 程学院
国 家 一 成都信息工 11m 121 430
等奖 程学院
W cm
国 家 二 西安电子科 1000 10c 430
等奖 技大学
mW m
国 家 二 成都信息工 无 数 10c MPC89X
等奖 程学院
据m
无 国 家 西安石油大 无 数 7cm 430



8550,ASK
晶 体 管 级 联 放 DS18B2
3
基本要求 赛题分析
基本要求:
1、制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能,码预置范围为 00000001B~11111111B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度 测量范围为0℃~100℃,绝对误差小于2℃;光照信息仅要求测量光的有无。 探测节点采用两节1.5V干电池串联,单电源供电。(编码开关,光敏电阻, 温度测量)
32
谢 谢!
33
大,LMC567
0
2SC3355,OOK 晶 体 管 级 联 放 430片内
大,TLC372
9018,ASK
晶 体 管 级 联 放 LM75
大,MC3458
9018,FSK
KA8515,BB机 TMP275
专用芯片
9018,FSK
AN1184,BB机 TMP275
专用芯片
MC1648,9018 晶 体 管 级 联 放 TMP100
21
低功耗设计
低功耗设计的几点建议:
1、选择单片机不能只看 静态功耗。
工作时的功耗要比休眠高出 3个数量级。
2、慎重选择电源芯片。 3、谨慎选择传感器 4、IO口低功耗设计
芯片自身消耗了太多的能量 部分传感器反应慢、功耗大 合理使用IO口

无线环境监测模拟装置的设计

无线环境监测模拟装置的设计

的无 线 传 输 。
关键词 : 无 线环 境 监 测 模 拟 装 置 设计
0 引言 在很 多情况下 ,监控 中心都 需要 对周边 及关键位 置的
环境 信息( 如 温度、 照度 、 湿度 等 ) 进行 监测和 处理 。各 探测 点信 息采用 有线传输 是一种 可靠 的方法 ,但 受建筑物 装修
4 从设备 质量情 况分 析
②减少 电容器长期投运运行的时间, 适 当调整用户供
⑧ 降低 电容器 保 护定值 , 当有 电容器 损坏 时不 至损 坏
从 无 锡 市 电力 电 容 器 厂 了 解 到 该 2 2 0 k V X X 变 电 站 电方式 , 对主 变分头 进行调 整 , 降低 无功 需求 。 电容 器 产 品制造 时 间正 处于 该企 业 从 国企 向合 资企 业过
由单片 机、 温度检 测 电路 、 照度检 测 电路 、 无 线发射 电路 和 点 ) , 在接 到第一 个邻 近节 点( 如地 址序号 为 i 的节点 ) 发出 接 收 电路等 组成 : 监 测终端 由单 片机 、 无 线 发射 电路 、 无线 的信 息 时 , 便 认 为 收 到 了“ 间接 探 测命 令 ” , 于 是 开 始 启 动 接 收 电路和显 示 电路等组 成。系统 结构如 图 1所 示。各探 定 时。 由于 每 转发 一 个节 点信 息 需要两 个 △T , 因 此转 发 测 节点 分机 完 成对环 境 温度和 照度 信息 的采 集 与处理 , 并 节 点 i 的 定 时 时 长 适 时 向监测 终端 和邻 近检 测节 点 发送信 息 : 监测 终端 完成 T = ( 2 5 6 一 i + 2 j ) △T 。 探 测命令 的发布 、 探测信 息 的处理 、 存 储 与显示 。 定 时时 间到 ,便 发送 含有 i 节点地 址 、 i 节 点地址 与 环

一种远程无线环境监测模拟装置设计

一种远程无线环境监测模拟装置设计

Ab ta t I de o s v he pr l m on — i t c m an d e r m e on t rng, n e e i e al i s r c : n or rt ole t ob e ofl g d san e un ne nvion ntm io i a xp rm nt smul to a in s t m a sgne yse w sde i d,w hih w a o p e ne gy ha ve tng m o c sc m os d ofe r r s i dul e,m o t ig c nt rm od e,en o sm on t rn niorn e e ul s s r io ig no sm odu e, wie e s r s iso de l r l s tan m s in m o l a d du e n LCD diply s a modu e A VR At e 1 l. m ga 6L w a t ke s a n a M CU of s e vio n r nm e tm o t e t ra de .Env r m e n or a in w a nc de a c di o s ion ntif m to se o d c or ng t s a o matfr ty A n is l . d t n, i wa o l t d by a plt de m o l ton Fi ly t o l t d sgna he t s m du a e m iu du a i . na l he m du a e i lwast a m it d t onio ig e t r b r ns te o m t rn c n e y wie e s t a s ison m od e The e e gy wa up id by e r r si g o r l s r n m s i ul. n r s s ple ne gy ha ve tn m dul a e, nd mor ov r,n ate is w e e e e o b t re r n e d. App ia i r ve t at he s s e ha t e a a a e o ow p e de lc ton p o s h t y t m s h dv nt g s f l owe o umpt r c ns i on, lxi l sm p e a a y fe be, i l nd e s

室内环境监测系统的设计

室内环境监测系统的设计

室内环境监测系统的设计
室内环境监测系统的设计需要考虑以下几个方面:
1. 数据采集方案:选择合适的传感器和测量仪器,对室内环境
进行全面、准确的采集和监测,如温度、湿度、噪音、空气质量等。

2. 数据传输方案:选择合适的通信方式,将采集到的数据传输
到中心控制系统,如有线通信、Wi-Fi、蓝牙等,也要考虑数据传输
的稳定性和安全性。

3. 中心控制系统:设计一个可靠稳定的中心控制系统,用于接收、处理和管理从各个传感器传来的数据,并能够实时显示和报警。

4. 报警方案:当监测到有室内环境异常时,可以通过报警装置
进行报警,例如声音报警、警灯闪烁等方式通知用户。

5. 数据存储和分析方案:将采集到的数据进行存储和分析,对
室内环境进行数据分析,采取适当的措施,以便改善室内环境。

在设计室内环境监测系统时,还需要考虑系统的可扩展性,如
增加或减少传感器数量等,并根据实际需求,设计不同的用户界面、报表和分析工具,以便用户更好地了解室内环境状况。

基于无线传感网的设施环境监测系统的设计与实现

基于无线传感网的设施环境监测系统的设计与实现
g e nh u iee ss nsrnewo k:F clt n io m e t Mo io n rls e o t r a ii e v rn n ; y nt r g i
随着温 室大棚技 术 的进 一 步 发展 和 推广 , 室大 棚 温
可以自动完成处理字头和 C C 循环冗余码校验) R ( 的工
作 , 由片 内硬 件 自动完 成曼 彻 斯 特编 码 解码 , 用 S I 可 使 P 接 口与微 控制器 通信 , 置非 常 方便 , 功耗 非 常 低 , 配 其 以

而且支持睡眠模式、 运行速度尽量快、 成本尽量低以及要 有足够的外部通用 IO端 口等特点 , / 本系统中采用单片
T ANG Yu—b n ,YU I ag j—jn,XU L i AN Ja u e ,Y in—m n i ,HAN Ja in—mig n
(ntueo t cE eg p lai g cl r, i guA ae yo gi l rl c ne, aj g20 1 , hn ) Istt f o nr A pi t ni A r ut e J ns cdm f r ut a Si cs N n n 104 C i i A mi y c o n i u a A c u e i a
供 电电源 : 5 5V。 3— .
采 用 英 国 CT IY公 司 A 2氧 O
气传感器 , 输出在空气中 9~ 3m 测量范围 0~ 0 , 1 V, 9%
无 线 传 输 单 元 =
=处单) 薛 二 理元 彗 二 器二 微


测 量范 围 1 700l, ~ 00 x
机 A m gl L, T e a6 它是 A me 公 司基 于 A R 的增 强型 R S t l V IC

无线环境监测模拟装置 101-33组

无线环境监测模拟装置 101-33组

无线环境监测模拟装置101-33组摘要:本系统基于ZigBee通信技术的基本原理,以MSP430单片机为控制核心,实现了环境温度和光照信息的采集以及节点之间无线数据传输的功能。

系统由一个监测终端和两个探测节点组成,三者均含一套收发电路;探测节点能够探测环境温度和光照信息,并能将探测到的信息直接传输或通过其他探测节点转发到监测终端;监测终端能自动检测探测节点的有无及其地址。

系统采用FSK的调制方式,接收电路采用专用FSK解调芯片MC13135实现,监测终端与探测节点之间的直接通信距离大于20cm,通过中间节点转发后有效探测距离大于50cm,误码率小于1%。

根据通信协议将传输码率设为4000bps,实际测量探测时延<3s,完全满足题目要求。

系统正常工作时,监测终端发射状态电源供给功率为600mW,探测节点工作时最大功耗为210mW。

另外,系统还具有时钟显示和误码率测试功能。

关键词:ZigBee 无线通信环境监测FSK一.方案论证与选择1.调制方式的方案论证本系统要传输的是数字信号,常用的数字调制方式有以下三种:方案一:ASK方式。

ASK是用调制信号去键控载波的有无,其调制和解调电路均较简单,缺点是对信道特性变化敏感,抗干扰能力较差。

方案二:FSK方式。

FSK是用调制信号去键控载波的频率,其抗干扰能力强于,调制和解调较易实现,多用于中低速率通信。

其缺点是频带利用率较差。

方案三:PSK方式。

PSK是用调制信号去键控载波的相位,其抗干扰能力强于方式一、二,但调制和解调电路较复杂,多应用于高速率通信中。

综合比较,本系统选择方案二实现,实际测量天线回路的带宽约为32kHz,设定FSK载波频率间隔为20kHz时通信效果良好。

2.FSK产生方案论证方案一:锁相环调制。

利用锁相环的窄带跟踪特性,将调制信号加到压控振荡器(VCO)的输入端,合理设计环路滤波器的截止频率,使之远低于调制信号的频率,从而VCO产生的频率能跟踪调制信号的变化,实现FSK调制。

大学生电子设计竞赛高频知识点出题分析

大学生电子设计竞赛高频知识点出题分析

大学生电子设计竞赛高频知识点出题分析作者:张珂唐建祥来源:《科教导刊》2014年第01期摘要全国大学生电子设计竞赛目前在各个高校蓬勃开展,出题分为7个方向,很多题型牵涉到高频知识点,例如高频无线类、信号源类、放大器类和仪器仪表类等,且难度较大。

文章分析了这些题型的特点、解决方案,并就如何提高学生竞赛水平,对教学工作提出了一些教学措施。

关键词电子设计竞赛高频知识点中图分类号:G642 7 文献标识码:ACollege Students Electronic Design ContestHigh-frequency Knowledge Points AnalysisZHANG Ke, TANG Jianxiang(China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018)Abstract National undergraduate Electronic Design Contest is currently flourished in various colleges and universities, the topic is divided into seven directions, many questions involving high-frequency knowledge, such as high-frequency radio category, source type, class and instrumentation amplifiers, etc., and the difficulty larger. This paper analyzes the characteristics of these kinds of questions, solutions, and how to improve the level of student competitions,presents some teaching measures for teaching work.Key words electronic design; contest; high-frequency knowledge1 高频无线类题目分析每年高频无线类题目的具体要求可参考文献2,下面对此做个具体分析:1.1 简易无线电遥控系统(第2届,1995年C题)这是一题典型的无线通信控制题,由发射和接收两部分组成,发射有编码、调制和发射功放等,接收有放大、解调和解码等;题目要求工作频率为6~10MHz中任选一种,调制方式为AM、FM或FSK等任选一种,收发距离不小于10m。

历届全国大学生电子设计竞赛试题

历届全国大学生电子设计竞赛试题

历届全国大学生电子设计竞赛试题第一届(1994年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)简易数控直流电源(A题)(2)多路数据采集系统(B题)第二届(1995年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)实用低频功率放大器(A题)(2)实用信号源的设计和制作(B题)(3)简易无线电遥控系统(C题)(4)简易电阻、电容和电感测试仪(D题)第三届(1997年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)直流稳压电源(A题)(2)简易数字频率计(B题)(3)水温控制系统(C题)(4)调幅扩播收音机(D题)第四届(1999年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)测量放大器设计(A题)(2)数字式工频有效值多用表(B题)(3)频率特性测量仪设计(C题)(4)短波调频接收机设计(D题)(5)数字化语音存储与回放系统(E题)第五届(2001年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)波形发生器(A题)(2)简易数字存储示波器(B题)(3)自动往返电动小汽车(C题)(4)高效率音频功率放大器(D题)(5)数据采集与传输系统(E题)(6)调频收音机(F题)第六届(2003年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)电压控制LC振荡器(A题)(2)宽带放大器(B题)(3)低频数字式相位测量仪(C题)(4)简易逻辑分析仪(D题)(5)简易智能电动车(E题)(6)液体点滴速度监控装置(F题)第七届(2005年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)正弦信号发生器(A题)(2)集成运放测试仪(B题)(3)简易频谱分析仪(C题)(4)单工无线呼叫系统(D题)(5)悬挂运动控制系统(E题)(6)数控恒流源(F题)(7)三相正弦波变频电源(G题)第八届(2007年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)音频信号分析仪(八)【本科组】(2)无线识别(B)【本科组】(3)数字示波器(C)【本科组】(4)程控滤波器(D)【本科组】(5)开关稳压电源(E)【本科组】(6)电动车跷跷板(F)【本科组】(7)积分式直流数字电压表(G)【高职高专组】(8)信号发生器(三)【高职高专组】(9)可控放大器(D【高职高专组】(10)电动车跷跷板(J)【高职高专组】第九届(2009年)全国大学生电子设计竞赛题目(1)光伏并网发电模拟装置(A题)【本科组】(2)声音导引系统(B题)【本科组】(3)宽带直流放大器(C题)【本科组】(4)无线环境监测模拟装置(D题)【本科组】(5)电能收集充电㈱(E题)【本科组】(6)数字幅频均衡的功率放大器(F题)【本科组】(7)低频功率放大器(G题【高职高专组D(8)LED点阵书写显示屏(H题【高职高专组D (9)模拟路灯控制系统Q题【高职高专组】)。

一种无线环境监测模拟装置的系统设计方案

一种无线环境监测模拟装置的系统设计方案

关 键 词 : 线 探 测 ;P E 6 A 单 片机 ; K 调 制 } 名 无 s C O1 OO 点
A y t m sg o ie e s En i o S s e De i n f r W r l s v r nm e a o io i g S m u a i n De i e nt lM n t r n i l to v c
f r a hii n l g p r me e sa hewiee s c m mun c to o ul s a s rv d by t s des The o c v ng a a o a a t r nd t r ls o ia in m d e i lo de i e he eno l.
m un c t o o o1 Ba e n t iti D o e t rm od e SPCE061 , d t c i o s i i ia ie ia on pr t c . s d o hebu l-n A c nv r e ul A e e tng n de sa d g t l r z
t p c lc a a t es isoft ys e ssm p e cr ui, o e o e o um pto n t bl e f r a e y ia h r cr itc he s t m i i l ic t l w r p w r c ns i n a d sa ee tng smu a in d vc y r : r ls tc i i lto e ie;S PCE0 1 mir c ntol r 6 A c o o r l ;00K d lto e mo ua i n;r l c l mo e o l al - d
YU oje GUo - u , n, HANG a gf n Da -i , Yuh a LIXi Z Ch n -e g

无线环境监测网的设计

无线环境监测网的设计

无线环境监测网的设计[摘要]本文提出了基于无线网络的环境监测设计,它主要由环境数据采集传感器节点和数据监测终端组成。

能够通过各种传感器对不同环境进行实时监测、远程数据采集和监控,具有较好的可移植性,系统升级方便,具有广泛的实际应用前景。

[关键词]传感器无线网络环境监测采集节点1 引言随着我国城市化建设的迅速发展,为适应新形势下经济社会发展的要求,充分发挥环境监测对环境决策的支撑作用,不断提升环境监测与服务水平,满足人们对生活环境质量不断提高的要求,我们将传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术等综合应用,构建具有感知、计算存储和通信能力的大气环境监测无线网络系统,它以其覆盖区域广、快捷、高效、准确、费用低廉、受环境影响小等特点.能够对不同环境进行实时监测、远程数据采集和监控,随时随地通过无线方式发送和接收现场采集到的数据,便于数据信息的集中管理和远程控制。

2 无线环境监测网的构成无线环境监测网由部署在监测区域内大量的环境数据采集传感器节点和数据监测终端组成。

环境数据采集传感器节点通过无线通信形成一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中的感知对象的信息,例如温湿度传感器、光照传感器、co2浓度传感器等,主要完成环境信息的采集,并发给数据监测终端,同时,控制人员可根据具体情况调整、设置环境数据采集传感器节点的参数。

网络中采用星型拓扑结构,与计算机相连的无线通信模块作为网络的中心节点,可以和下层网络中的任何一个节点通信,网络节点对环境中的各个参数进行测量、采样,将采集到的数据发往中心节点,并分析、处理中心节点发来的数据、命令,完成相应操作。

如下图所示。

传感器在整个系统中起着非常重的作用。

常用的环境数据采集传感器包括温湿度传感器、光照传感器、co2、氯气、氨气、硫化氢、氢气、氯化氢、甲醛、甲苯等浓度传感器,主要完成环境信息的采集。

3 无线传感器网络节点的设计设计传感器节点时,需要考虑微型化,稳定性、扩展性和灵活性,低成本等。

无线环境监测模拟装置的设计

无线环境监测模拟装置的设计
科} l 技 论 坛

无线环境监测模拟装置的设计
刘 莹 陈 勇 李 娜
( 沈阳理 工 大学应 用技 术学 院 , 宁 来自 阳 100 ) 辽 100
摘 要: 本设计主要 实现单片机无线开发环境监测模拟, 实现对周边温度和光照信息的探 测。无线监测技术广泛应用在各种控制 系统中, 诸如食品加 工, 或是制药工业领域 , 都必须满足 日益严格的数据监测及管理要求, 因此对于无线环境监测开发具有实际的意义。本设计 以A 8 C2单片机为控制核心, T95 进 行 了软硬 件 的设 计。硬件 电路 主 要设 计 了无 线收发 电路 、 片机 最 小 系统 , 单 液晶 显示 和数 据采 集 电路 四部 分组 成 。 件设 计采 用模 块化 设计 方案 , 完 软 主要 成采集数据处理 ,C L D显示程序, 通信协议设定及 串口收发程序设计。 本设计的任务要求为监测终端可以分别于各探测节点直接通信 , 并能显示 当前能够通 信 的探 测 节点编 号 及其探 测 到的 环境 温度 和 光照信 息。 关 键词 : 监 测 : 采集 ; 信 无线 数据 通 表 1常温 情 况下 的温度 测 试显 示值 1 设计方案 内, 精度为±5 现场温度可以直 o℃, 一线总线” 以数字方式传 本系统要求设计并制作一个无线环境监测模拟 接通过“ 装置, 实现对周边温度和光照信息的探测。 该设置由 1 输, 大大提高了系统的抗干扰性, 个监测终端和不多于25 5 个探测节点组成 ( 实际制作 并 目体积更小 ,适用电压范围更 2 )监测终端和探测节点均含—套无线收发电路 , 个 。 要 宽 , 更经济。 求具有无线数据f输功能, 专 收发共用—个天线。 22光度采集 3 基 于单片机 采用 S 一K 3 T 1 L B光 电传感 分为3 个部分, 需要进行硬件设计的为 3 其中 个部分。 器, 它是光电转换半导体器件, 与 分别是 : 两个探测节点上温度、 光度采集电路, 无线发 光敏电阻相比 具有灵敏度高 、 高 射接收电路, 以及单片机最小系统和显示电路。 考虑到 频性好、 可靠性高、 体积小, 使用方便等优电 而且 , 对环 系统本着低成本, 高实用性的设计原则进行设计, 因此 境要求比钱 , 低 符合要求。 选择了简单明了的设计思路。装有温度传感器和光电 3软件 十 传感器的两个探测节点, 可以对周围的温度和光照情 在本系统中采用模块化程序设汁, 从软件的功能 况进行监测,监测的信息可以f 片机 E 差 蝉 并进入 不同可分为两大类: 主程序和子程序, 其中主程序是整 到发射电路部分,发射电路中的凋制电路将信自 姻过 个控制 系统的核 专门用 , 来协调 各执行模块及相互 编码电路与发送天线发送出去, 接收天线接收到信号, 之间的关系。子程序 在接收电 路中 对信 井亍 酾 大处理, { 嗽 角 最后由 单片 量、 计算湿 示、 通信等。 每—个 子程序是—个 具有单独 机控制 显示模块, 示探测节点编号及 显 其探测到的 环 功 能的可执 亍 模块。 将各抽 这里 行模块— —列出, 并为 境温度 高低和光照的 有无, 每个探测 节点以 及监测终 每个执 魅 进行功能定义和 接口 定义。 行模块 各执 端都分 别均含—套无 线收发电路, 用来完成探测节点 规划好后, 就可以规划主程序了。 主程序调用多个子程 间的通信以及探测节点与探测终端的通信。 序, 包括温度测试程序, 光照测试程序 , 单片机与单片 2硬件电路选择与论证 机 串口通讯程序等。 2 无线收发电路 l 玉 温度和光照测试程序: 央是整个系统的数 1 此摸} Z .发射电路 1 1 据采集部分,其功能是对温度传感器和光电传感器送 在发射端由 于需要对传送到 单片机 上的温度信 过来的数据进行处理。 息及 光良 信 亍 发送, 此基 因 带信号为二进 制码, 所 3 主控制程序: . 2 控制各模块的运行, 进行数据的 以本系统的发射电路选用 2 S A K的调制方式, 选用 发送和处理 。 2M的 0 载波信号, 基带信号与载波信号 对 选用与门使 3 液晶 3 显示程序: 向液晶 发送数据。 控制系 统的 二者进行相乘, 达到调制的目的。 显示部分, 包括温度, 探测 编号。 光照, 22接收电路 1 通讯程序: 首先, 由主机放射—个选择信号, 选 接收部 分 由于 前端发 射端 的信号 输 出为 择所要进行监测的节点号, 判断节点端口号结束后, 相 10 , 0MV经过天线耦合后信号比铰微弱, 因此首先在接 应的 接收机 将从从 E 机 采集的温 度与 光照信息, 经过 收 端选用 放大电路 对所接收 信号进行放大, 在解调的 从机的发射电路发射出去, L D上显示其廿.号与 在 C 过程中由于前 端发 射电路 采用 2 S 的方 , 此解 温度 AK 式 因 值与光电信息的 有无。 调中选用类似于包络检波的解调方式,即高电平表示 4设汁方案与结果 l , 低电平表 o由 示 , 于本系 统中 要求监测终 端和 探测 点 4 在洲 试的过程 ll l l 需要) 终拍 上机显 i ’ f 的探测时延不大于 5,所以本系统的数据通信自形式 端与从机的探测节点 之间进行通信 测试 , s g 我们 采用串口通信的形式。 对探测 节点的温度值 与亮 度值进行改变 , 从而 2 显示模 央 2 在终端进行 温度值 与亮 度值显 示 。系统上 电 使用 10 点阵液晶显示器显示信 息。 晶显示 后 , 62 液 屏幕 上显示 两点温 度值 , 与普通 温度计 对 屏(c L D埙有轻薄短小, 耗电量低, 平面直角显示以及 比 , 确 05 精 ℃。 ( 表 1 见 ) 影象稳定不闪烁等优势, 可视面积大 , 画面效果好 , 分 将温度传感器放在 1  ̄的沸水和冰水混合物 0C 0 辨率高, 抗干扰能力 强和显示形式灵 活等优 。 且价格 中, D 正确显示温度, 证明 L 上篚 C 可以 温度传 器 的测 感 略低于相同点阵的液晶模块。 量范围为 1a 。( O ℃ 见表 2 ) 2 3采集电路 42当监测终端对节点 A进行检测时,C . L D上显 2 . 温度采集 3 1 示“ O EA , N D :” 当监测终端对节点 B 进行检测时,C LD 显示‘ O E B 。 ‘ D :” N 采用新—代的D 1B 0 S 8 2 单线数字温度传感器 , E D 1B 0 S8 2 是美国D L A A L S半导体公司继 D 12 之 S8 0 4 当监 测终端监测节点光照 情况时 , 照时 有光 后推出的—种改进型智能温度传感器采用“ —线总线” L D上 显示 ‘I H : ,无 光 照 时 L D上 显 示 C " G TY’ L C L GHT: N” 的结构, 具有简洁且经济的特点, 5 C 1Y 范围 “ I 在-Y ~2 C

基于WIFI的农业物联网温室大棚环境监测系统的设计

基于WIFI的农业物联网温室大棚环境监测系统的设计

基于WIFI的农业物联网温室大棚环境监测系统的设计杨飞;谢涛;伍英;苏维均【摘要】针对现代农业温室大棚环境监测中存在的问题,设计了基于WIFI技术的农业物联网温室大棚环境监测系统;该系统由监控中心、WIFI基站、环境采集节点与视频监控构成;环境采集节点以STM32F作为主控器,采集温室大棚内光照度、环境温湿度、土壤温湿度等信息;视频监控采用有线与无线结合的方式;所得环境数据通过WIFI无线网络及光纤传回监控中心.设计了基于B/S架构的上位软件和基于C/S架构的移动终端环境监测软件来实现环境的监测与控制的下达;现场应用结果表明,所设计的环境监测系统网络结构简单、可靠性强、性能稳定.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)002【总页数】4页(P50-53)【关键词】温室大棚;环境监测;WIFI;STM32F;B/S;C/S【作者】杨飞;谢涛;伍英;苏维均【作者单位】北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048【正文语种】中文【中图分类】TP274农业温室大棚的出现是为了使农业生产不受环境、气候、区域等因素的限制。

为了给农作物的生长创造合适的生长环境,其各项环境指标必须严格控制在一定的范围内。

因此,生产人员需要时刻关注各项检测指标是否正常,传统的人工现场监测已经无法满足现代农业的需求,并引发农业生产的变革。

智能农业大棚监测系统在传统农业的基础上融合了物联网技术、信息技术、自动化技术等,利用部署在大棚内的各类传感器节点采集土壤水分、温度、湿度、光照、CO2等环境信息,实现无线采集、无线传输、视频监控、异地监控等功能,不仅解放了劳动力,降低了生产成本,而且还能调节农作物产期,提高了生产率[1-2]。

许多发达国家在农业领域的智能监测基本已经实现全覆盖。

无线环境监测模拟装置设计

无线环境监测模拟装置设计

无线环境监测模拟装置的设计摘要:简要介绍一种无线环境监测模拟装置的设计方案,给出收发电路、通信协议和系统软件的设计方法。

该装置可对周边多点环境温度、光照等环境信息进行探测,实现各探测点与监测终端之间信息的无线传输。

关键词:无线环境监测模拟装置设计0 引言在很多情况下,监控中心都需要对周边及关键位置的环境信息(如温度、照度、湿度等)进行监测和处理。

各探测点信息采用有线传输是一种可靠的方法,但受建筑物装修要求和环境障碍等因素限制,不宜采用有线方式传输时,使用无线方式传输无疑是一种经济适用的选择。

本装置要求能在5秒钟内完成对255个探测节点环境温度和光照信息的无线探测,并自动巡回或手动选择显示相关环境信息。

1 系统方案设计根据设计要求,为便于对周边多点环信息进行探测,实现监测终端与各探测节点之间信息的无线传输,本装置由探测节点分机和监测终端两大部分组成。

探测节点分机由单片机、温度检测电路、照度检测电路、无线发射电路和接收电路等组成;监测终端由单片机、无线发射电路、无线接收电路和显示电路等组成。

系统结构如图1所示。

各探测节点分机完成对环境温度和照度信息的采集与处理,并适时向监测终端和邻近检测节点发送信息;监测终端完成探测命令的发布、探测信息的处理、存储与显示。

1.1 信息传送与转发方案为防止某个探测节点在上传信息时发生碰撞,系统采用“时分复用”信道的通信方式。

约定每个节点必须在规定的时隙δt内完成信息发送。

某个节点接收到监测终端发来的“探测命令”时,或接收到邻近节点转来的第一个“探测命令”时。

启动定时,定时时间到便开始发送信息。

定时时长根据每个节点地址不同或是否能直接接收终端“探测命令”为依据决定。

当监测终端需要探测环境温度和照度信息时,便以广播通信方式向各个探测节点发布“探测命令”。

能直接接收终端“探测命令”的节点同时启动定时,某个探测节点定时时间到,便开始向终端和邻近节点发送信息(含地址、温度和照度信息)。

无线传感网络节点环境监测模拟装置设计

无线传感网络节点环境监测模拟装置设计
sgn lg ne a i i a e r ton, t a m i sg l r ns t i na modu a in nd he e eve sgn l l to a t r c i d i a de mod a in. Thi d vie s h a t rz d of ulto s e c i c ar c e ie sm pl ic t lW owe i e cr uis, O p r,a o a i d ntfc to ut m tci e iia i n,a 1 ng c m m unia in dit n e a s a ls m e t o o c to s a c nd e t b ih ntne wor a iy k e sl . Ke wo ds wie e s; e i t y r : r l s s nsng ne wor m od a in a d de oduato M SP4 0; k; ulto n m l in; 3 ASK






第 3 3卷 第 1 2期
21 0 0年 1 2月
E E T L C RONI M E URE C AS MENT T CHN OGY E OL
无 线 传 感 网络 节 点 环 境 监 测 模 拟 装 置 设 计
文 丰 王 二 伟 杨 建 国
( 北 大 学 电子 测 试 技 术 国 家 重 点 实验 室 太原 中 005) 3 0 1
( t na y La r t r o e t o i e s r me tTe h o o y,No t n v r iy o i ,Ta y a 3 0 1 Na i lKa bo a o y f r El c r n c M a u e n c n l g o r h U i e s t fCh na iu n 0 0 5 )
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广西科技大学毕业设计说明书课题名称无线环境监测模拟装置的设计系别专业电子信息科学与技术班级学号姓名指导教师2013 年5 月20 日近几年,随着科学技术的快速发展,单片机的普及和应用正在得到不断推广和深入,于此同时带动了传统的控制检测技术也得到了日益的更新。

在实时环境检测和自动化控制的单片机应用系统的领域中,单片机在系统中常常以核心部件出现,单方面掌握单片机方面知识是远远不能满足开发需求的,必须要按照具体要求硬件结构软硬件有机结合,加以完善。

无线环境监测模拟装置的系统,无线环境监测模拟装置具有对温度和光亮的检测功能,并且可以通过无线网络传输数据。

不仅能很好的检测环境变化,而且无线传输方便实用。

本设计采用STC12C5A单片机来实现无线环境监测功能的控制,同时采用LCD1602、DS18B20,NRF24L01、光敏电阻以及其它芯片来铺助,从而达到智能控制的功能。

通过STC12C5A芯片的各个端口来控制各个模块的正常工作。

本设计有接受和发送两个模块,各模块都能独立工作,通过无线通信技术进行数据传输。

可实现对发送模块地区的温度与光亮检测,并可在接收模块显示出来。

本系统实用性强、操作简单、扩展性好。

关键词:单片机;温度;环境;无线;光亮In recent years, with the rapid development of science and technology, popularization and application of microcontroller being constant promotion and in-depth, in which the traditional control while driving detection technology has been increasingly updates. In real-time environmental monitoring and automated control systems in the field of microcontroller applications, the microcontroller in the system core components often occur unilaterally master microcontroller knowledge is far from being able to meet development needs, must be in accordance with the specific requirements of the hardware structure of hardware and software organic combined to be improved.Analog Devices wireless environmental monitoring systems, wireless environmental monitoring analog device has a temperature and light detection function, and can transmit data over the wireless network. Not only can well detect environmental changes, and wireless transmission convenient and practical. The design uses a single chip to achieve STC12C5A wireless environmental monitoring function control, while using LCD1602, DS18B20, NRF24L01, photoresistor, and other chip shop help to achieve intelligent control functions. STC12C5A chip through the ports to control the normal operation of each module. Designed to receive and send the two modules, each module can work independently, via wireless communication technology for data transfer. The transmission module can realize the temperature and light detecting region, and is displayed in the receiving module.The system is practical, simple, and good scalability.Keywords: microcontroller; temperature; environment; wireless; bright目录1 绪论............................................................... - 1 -2 课题的设计要求和设计方案........................................... - 2 -2.1 设计要求...................................................... - 2 -2.1.1 题目概述................................................. - 2 -2.1.2 设计任务................................................. - 2 -2.1.3 设计要求................................................. - 2 -2.2 设计方案...................................................... - 2 -2.2.1 供电方案................................................. - 2 -2.2.2 无线通信方案............................................. - 3 -2.2.3 显示方案................................................. - 4 -2.2.4 温度检测方案............................................. - 4 -2.2.5 光线检测方案............................................. - 5 -3 芯片的介绍及应用................................................... - 6 -3.1 STC12C5A60S2系列单片机简介.................................... - 6 -3.1.1 STC12C5A60S2系列单片机的引脚及功能...................... - 6 -3.1.2 单片机最小系统的设置.................................... - 10 -3.2 LCD1602芯片介绍及应用........................................ - 10 -3.2.1 液晶显示器的介绍........................................ - 10 -3.2.2 LCD1602的显示原理...................................... - 10 -3.2.3 LCD1602的基本参数及引脚功能............................ - 11 -3.2.4 LCD1602的特性.......................................... - 11 -3.2.5 LCD1602的使用方法...................................... - 12 -3.2.5 LCD1602的控制指令...................................... - 13 -3.3 DS18B20芯片介绍及应用........................................ - 13 -3.3.1 DS18B20引脚功能........................................ - 13 -3.3.2 DS18B20读写说明........................................ - 14 -3.4 NRF24L01芯片介绍及应用....................................... - 15 -3.4.1 NRF24L01芯片的介绍..................................... - 15 -3.4.2 NRF24L01芯片的引脚功能................................. - 15 -3.4.3 NRF24L01的固件编程的基本思路........................... - 15 -4 程序的设计流程.................................................... - 17 -4.1 DS18B20模块流程图............................................ - 17 -4.2 无线通讯接收模块流程图....................................... - 17 -4.3 无线通讯发送模块流程图....................................... - 18 -4.4 LCD1602模块流程图............................................ - 19 -5 软硬件的调试...................................................... - 20 -5.1 硬件原理图................................................... - 20 -5.2 硬件实物图................................................... - 21 - 结论............................................................... - 22 - 致谢............................................................... - 23 - 参考文献............................................................. - 24 - 附录............................................................... - 25 -1 绪论由于人们生活环境的不断恶化,人们对环境问题的认识伴随着人类社会的发展进程也在不断地加深。

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