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1、 中北大学信息商务学院2014届毕业设计说明书 毕业设计说明书 基于W5200的远程传感器 监测电路设计X40叶雨翔信息商务学院学生姓名： 学号： 学 院： 通信工程 电子信息工程系系 名： 丁永红专 业： 指导教师： 2014年6月在多年收治肝病、出血热、麻疹、艾滋病等传染病的临床实践中，逐步认识到中医药在传染病防治领域的优势，因此在制定医院长期发展规划中，有步骤的增加中医药在整体医疗工作中的比重，不断加强中医学科建设of rural drinking water sources, protection of drinking water sources in rural areas by
2、the end of the delimitation of the scope of protection, complete with warning signs, isolating network protection facilities 基于W5200的远程传感器监测电路设计摘要：本文针对火灾报警系统进行远程监测电路设计，运用W5200以太网控制器实现远程PC机与现场火灾报警系统控制器MSP430进行通信，实现远程监测现场火灾报警系统。首先针对系统的硬件、软件、仿真的技术实施路线研究，进行系统方案的设计。利用温度传感器DS18B20和气体传感器TGS202进行数据采集，并用MSP4
3、30单片机进行数据转换，最后通过W5200以太网传输到远程PC机进行监测。然后运用Protel 99SE电路设计软件进行系统硬件电路分模块设计，再运用IAR EWARM集成开发环境进行系统软件设计，最后结合硬件和软件运用Proteus软件进行仿真设计，联合调试软硬件，进而实现远程监测功能，得出设计结论。关键字：传感器，监测，以太网，火灾报警 The circuit design of remote monitoring sensor based on W5200 Abstract:The fire alarm system for remote monitoring circuit desig
4、n, alarm system controller MSP430 to communicate with remote PC machine with the fire using Ethernet controller W5200, realizes remote monitoring at the scene of a fire alarm system. The system hardware, software, simulation technology route of research, the design scheme of system. Data collection
5、using the temperature sensor DS18B20 and TGS202 gas sensor, and data transfer with MSP430 microcontroller, and finally through the W5200 Ethernet transmission to the remote PC monitoring. Then the module design of system hardware circuit using Protel 99SE circuit design software, using the IAR EWARM
6、 integrated development environment for software design of the system, finally combining the hardware and software design of simulation using Proteus software joint debugging, hardware and software, and realize the remote monitoring function, draw the conclusion.Keywords: Sensors, Monitor, Ethernet,
7、 Fire alarm目录 1 绪论11.1 课题研究背景和意义11.2 国内外发展现状11.2.1 传感器发展现状11.2.2 以太网的发展史21.3 本文主要研究内容22 系统设计方案42.1 系统总体设计方案42.2 系统硬件设计技术路线62.3 系统软件设计技术路线72.4 系统仿真设计技术路线82.5 以太网远程通信技术路线103 系统硬件设计123.1 主控制器电路设计123.1.1 单片机的选择123.1.2 单片机电路设计133.2 数据采集电路设计153.2.1 温度信号采集电路设计153.2.2 气体浓度采集电路设计163.3 声光报警电路设计173.4 以太网通信电路设计
8、174 系统软件设计194.1 主程序流程图194.2 滤波子程序流程图194.3 线性化子程序流程图204.4 报警子程序流程图215 系统仿真设计2316 结论25附录A 火灾报警系统远程监控电路图26附录B 程序代码27参考文献37致 谢3811 绪论1.1 课题研究背景和意义随着科学技术日新月异的发展，无线网络的应用越来越被各行各业所接收。无线网络监测作为无线网络的一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好，已经在现代化交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用1。在信息化时代中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取信息的主要途径与手段，其技术早已渗透到诸如工业
9、生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断等领域2。可见传感器技术在发展经济，推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。当今居于主导地位的局域网技术就是以太网，几乎所有的编程语言如Visual C+、Java等都支持它的应用开发3。速率要比传统现场总线要快的多，完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求4，而且已渗透到各个角落，网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚，在互联网的任何一台计算机上就能浏览控制现场的数据，实现“控管一体化”，这是其他任何一种现场总线都无法比拟的5。通过对无线监测技术的研究可以为相关行业提供一套有效的监控技术，改善传统监控系统的种种不便。本文主要是通过学习
10、传感器技术和以太网相关知识和技术，运用以太网控制器W5200和MSP430单片机完成火灾报警系统的远程监测电路设计。1.2 国内外发展现状1.2.1 传感器发展现状第一阶段是最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，这条道路是胡志明部队向南方游击队源源不断输送物资的秘密通道，美军曾经绞尽脑汁动用航空兵狂轰滥炸,但效果不大，后来美军投放了2万多个“热带树”传感器6。第二阶段是二十世纪80年代至90年代之间。主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力
11、、计算能力和通信能力7。因此在1999年，商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一8。.第三阶段：21世纪开始至今。也就是本课开始介绍的911事件发生之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。除了应用于情报部门反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。由于无线传感网在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络，2003年美国技术评论杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一9。在现代意义上的无线传感网研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它
12、已经成为我国信息领域位居世界前列的少数方向之一。在2006年我国发布的国家中长期科学与技术发展规划纲要中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项就与传感器网络直接相关，这就是智能感知和自组网技术。当然，传感器网络的发展也是符合计算设备的演化规律10。1.2.2 以太网的发展史以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的一个11。人们通常认为以太网发明于1973年，当年罗伯特梅特卡夫(Robert Metcalfe）给他PARC的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs发表
13、了一篇名为“以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术”的文章12。1977年底，梅特卡夫和他的合作者获得了“具有冲突检测的多点数据通信系统”的专利。多点传输系统被称为CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）从此标志以太网的诞生13。1979年梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开施乐成立3Com公司，通过游说迪吉多、英特尔和施乐，并与他们一起将以太网标准化、规范化14。直到这个通用的以太网标准于1980年9月30日横空出世，当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和ARCNET，在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。而在此过程中3Com也成了一个国际化的大公司15。 1.3 本文主要
14、研究内容本文主要针对火灾报警系统远程监测进行电路设计，运用低功耗的单片机MSP430为控制核心，采集数字集成温度传感器DS18B20的温度和气体传感器TGS202的浓度，TGS202气体传感器可以感测火灾中最多CO2、CO，还有甲烷、煤气等多种可燃气。然后运用以太网控制芯片W5200实现与单片机的通讯，将采集到的信号传到远程PC机，实现远程监测功能。鉴于以上原理分析本文主要研究的内容如下所述。（1） 第一章：查阅文献资料，进行课题研究背景、意义以及对传感器和以太网的发展现状进行分析。（2） 第二章：研究分析电路整体设计方案，对设计的硬件，软件以太网通信及仿真的方案进行设计。（3） 第三章：参考相关硬件设计方案，对采集模块，单片机模块，报警模块以及以太网通信模块进行设计，并运用Protel画出电路图。（4） 第四章：参考相关软件程序代码，进行整个系统的软件设计并运用IAR编写代码。（5） 第五章：学习运用Proteus单片机的仿真调试技术并进行系统仿真，并进行调试。（6） 第六章：针对整个毕业设计内容进行总结和展望。
