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1、基于单片机的环境监测系统的设计专业：电子信息科学与技术班级：08电子(1)班姓名：李春辉 目 录引 言31 系统设计概述61.1 系统总体分析61.2 方案论证92硬件设计102.1 硬件介绍103电路图设计233.1 主要电路图的设计233.2 发送端及接收端电路254软件设计及流程图274.1 软件模块化设计274.2 系统软件设计思想284.3 Keil C51系统概述284.4 系统流程图295系统设计结果及分析325.1 系统设计结果325.2 系统结果分析32结 论33致 谢34参考文献35附录 源程序清单37摘 要随着国家对环境污染问题的重视和公众环境保护意识的提高，无论是控制或
2、防治环境污染和环境恶化，还是从改善环境质量等各个方面，环境保护都是十分重要。环境温度及光照对工业、农业、商业和人们的日常生活都有很大的影响，而温度、光照的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。传统的测温仪、测光仪检测时间长，准确度较低，且使用不方便。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，其中数字温度计、数字测光仪就是典型的应用例子。本文设计的是基于单片机的环境信息采集与传输系统，主要实现对环境温度和光照信息的采集与监控。在设计中以AT89S52单片机为核心控制芯片，完成温度、光照的测量以及数据的无线收发控制等功能。该控制系统的硬件部分，包括：温度采集模块，光照
3、信息采集模块，显示模块，无线通信模块和一些外围接口电路等。在发射端，以单片机为核心芯片，外连无线数据传输模块，DS18B20温度传感器及光敏二极管。在接收端，单片机连接一块1602液晶显示屏和无线数据传输模块。温度信号由DS18B20芯片采集，光照信号通过光敏二极管采集，采集的环境信息由单片机负责处理,无线模块负责传输，同时由接收端所连接的液晶显示模块显示出具体温度值，最终达到通过无线传输实现环境信息的采集及显示的目的。关键词：AT89S52单片机；信息采集；无线传输；液晶显示；串口通讯 AbstractWith the increase of national attention and p
4、ublic awareness of the problems of environmental pollution, the protection of environment is becoming increasingly important.Industry, agriculture, commerce and peoples daily life are greatly affected by temperature and light of environment. Therefore, the measurement of temperature and light has be
5、come an indispensable work for the production of people. Traditional thermometer and photometer instrument have longer detection time, lower accuracy and are inconvenient to use. With the improvement of peoples living standard, mcu control is undoubtedly one of the goals that people pursue, includin
6、g digital thermometer and photometer instrument.In this paper, the environmental information collection and transmission system based on mcu is designed,which aims to collect and monitor temperature and light information of environment.Using AT89S52 mcu as the core control chip, the measurement of t
7、emperature and light and the wireless transceiver control of data are completed in this design.At thetransmitting terminal,using mcu as the core chip, there are external module of wireless data transmission, DS18B20 temperature sensor and photodiode. At the receiver, the mcu is connected to a 1602 L
8、CD screen and a module of wireless data transmission.The signal of temperature is collected by the DS18B20 chip and the signal of light is collected by a photodiode.Environmental information collected is processed by the mcu and the wireless module is responsible for transmission .At the same time,
9、the specific temperature value is displayed at LCD module connected to the receiver, and ultimately we achieve the purpose of acquisition and display of environmental information through wireless transmission.Key words: AT89S52 mcu; Information collection; Wireless transmission; LCD display; Serial
10、communication引 言单片机全称单片微型计算(Single Chip Microcomputer),单片机就组成和功能而言，它正如一个微型计算机系统，内部集成了中央处理器(CPU)、随机数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路和串行通信接口等主要功能部件。在发展过程中其功能扩展了各种控制功能，可以独立执行内部程序。本次的设计在单片机的基础上进行开发。信息采集及无线传输系统以单片机为核心，由温度采集电路，湿度采集电路，多路开关电路，A/D转换电路，时钟电路以及复位电路组成，基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信
11、号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，设计了以AT89S52基本系统为核心的一套检测系统，系统由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。实现程序的存储、数据的实时显示、报警和数据辅助存储功能。温湿度监测系统是在环境试验、科学研究(诸如种植、养殖、生物工程、化工工程)、工业生产等领域应用广泛的现场环境控制系统。它能模拟各种环境条件，即按照实际要求精确控制环境的温度和湿度，为研究不同的生化过程创造了良好的环境条件。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。如实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工
12、业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡， 录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子玩具等等，这些都离不开单片机以及自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的新产品和新成果。早期的单片机都是4位或8位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高
13、。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片
14、机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。如实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡， 录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子玩具等等，这些都离不开单片机以及自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的新产品和新成果。1 系统设计概述1.1 系统总体分
15、析1.1.1设计思路分析设计AT89S52单片机为核心芯片的信息采集及无线传输系统时需要考虑下面几个方面的内容： (1)选择合适的电路设计芯片。在本例中的主要器件是单片机和温度传 感器及无线数据传输模块。单片机采用常用的AT89S52单片机，温度传感器则使用DS18B20温度传感器，无线数据传输模块采用SRWF-1021模块。 (2)单片机和其它外接模块的的接口电路设计。 (3)控制温度传感器实现温度信息采集的发送以及数据传输的接收信息的软件设计。 (4)测试环境信息采集系统及无线传输系统的结果。1.1.2系统整体结构分析为了实现系统需求分析的要求，将系统硬件结构划分为几大部分：电源供电部分，复位部分，信息发送端，数据处理中心，信息接收端，信息显示部分等。在系统中，整体结构示意图如图1所示。DS18B20温度传感器及光敏二极管采集温度值和光照情况AT89S52单片机发射端无线传输模块接收端无线传输模块AT89S52单片机1602液晶显示屏显示信息的采集结果图1 系统整体结构示意图无线温度数据采集系统是一种基于单片机技术的无线温度光照检测装置，本设计由温度采集部分，发送/接收部分，显示部分等主要部分组成。温度采集部分采用数字温度传感器DS18B20，控制部分采用A
