智能无线通信环境空气监控系统.rar

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    智能 无线通信 环境 空气 监控 系统
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    科技学院 2011 届本科毕业论文智能无线通信环境空气监控系统学科专业:通 信 工 程指导教师:马 光 喜学生姓名:胡 朝 廷 学生学号:072004111497 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 I 页目 录 摘 要 .....................................................................IVAbstract ....................................................................V第一章 绪论 ................................................................11.1 课题研究背景 ........................................................1第二章 系统相关技术简介 ....................................................22.1 单片机技术介绍 ......................................................22.1.1 单片机定义 ......................................................22.1.2 引脚说明 ........................................................22.1.3 单片机内部结构 ..................................................42.1.4 I/O 端口 ........................................................42.2 基于 JF24C 模块的无线收发技术 .........................................52.2.1 性能简介 ........................................................52.2.2 主要特点 ........................................................52.2.3 性能参数 ........................................................52.2.4 数字接口 ........................................................62.2.5 JF24C 工作模式 ..................................................72.2.6 JF24C 脚位功能描述及工作时序图 ..................................72.3 RS-232 接口标准简介 .................................................82.3.1 RS-232 通讯接口定义 .............................................82.3.2 RS-232C 接口标准 ................................................92.3.3 RS-232C 标准(协议) ............................................9第三章 系统总体设计介绍 ..................................................113.1 系统总体设计 .......................................................113.1.1 系统总体设计构思 ...............................................113.1.2 系统功能 .......................................................113.1.3 系统硬件 .......................................................113.2 系统总体框图 .......................................................12贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 II 页3.3 系统电路图 .........................................................123.3.1 数据检测点电路 .................................................123.3.2 无线传输部分电路 ...............................................133.3.3 串口通信部分电路 ...............................................143.3.4 报警部分电路 ...................................................143.4 系统特点 ...........................................................15第四章 系统分块设计介绍 ...................................................164.1 数据监测点设计 .....................................................164.1.1 温度传感器 DS18B20 ............................................164.1.2 CO2 传感器 MS4100.............................................194.1.3 煤气传感器 MQ-5 ...............................................194.1.4 空气质量传感器 IAQ2000 ........................................204.1.5 PCF8591 原理 ..................................................214.1.6 监测点电路图 ...................................................224.2 无线传输部分设计 ...................................................224.2.1 主要技术 .......................................................224.2.2 JF24C 与单片机连接电路 .........................................234.2.3 JF24C 写主程序 .................................................234.2.4 JF24C 工作流程 .................................................234.3 串口通信部分 .......................................................244.3.1 串口电平转换电路 ...............................................244.3.2 单片机串口的速率设置 ...........................................254.4 PC 机管理端设计 ....................................................254.5 报警部分设计 .......................................................26第五章 系统测试及应用 .....................................................275.1 系统测试 ...........................................................275.2 系 统 应 用 ...................................................................28贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 III 页总 结 .....................................................................30参考文献 ...................................................................31附 录 .....................................................................32致 谢 .....................................................................38贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 IV 页智能无线通信环境空气监控系统摘 要21 世纪,环境污染给人们的生产生活带来了巨大的危害,在不断发展的当今社会,人们对自己生活的环境也越来越重视。计算机技术、自动化技术和通信技术在各个领域的广泛应用,不仅推动社会信息化的不断发展,也改变了人们日常的生活与工作方式。智能系统等概念的出现,使人们对智能产品充满了期待。本文将空气质量监测与无线传输管理结合起来,提出一个基于单片机控制模块和无线通信模块 JF24C 的智能空气质量监测及无线传输管理系统。本系统大致分为:数据监测部分、无线传输部分、串口通信部分、报警系统部分、PC 机管理部分。本文中实现的智能无线通信环境空气监控网络,特别是通过智能监控技术,使人们能及时了解自己生活环境质量,为人们的出行、生产等各方面合理安排提供参考,给人们生产生活带来了极大的便利。通过对该系统不断发展和完善,该系统必定得到人们的肯定和认可。关键字:空气质量;监测;无线通信;数据管理贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 V 页Intelligent air quality monitoring and wireless transmission management system AbstractIn the 21 century,environmental pollution has been greatly harmful to people's production and living . Along with the continuous development and progress of society, people also pay more and more attention to their living environment. The wide application of computer technology, automation technology and communication technology in many fields, they not only promote the continuous development of social informatization, but also have changed people's daily life and working style The appearance of some systems' concept such as Intelligent system , make people befull of expectation to the intelligent product. This article will put air quality monitoring and wireless transmission together ,and will put forward an intelligent air quality monitoring and wireless transmission management system, which are based on single-chip microcomputer control module and wireless communication module JF24C.This system is generally divided into: data monitoring section, wireless transmission section, alarm system section,and computer terminal management section.The system realized intelligent wireless communication environment air monitoring network in this article. Especially through intelligent monitoring technology, people could know promptly about their environmental quality and be provided the reference for the management of their travel, production and various aspects. And the system bring a great convenience to people's production and living. By continually developing and compeleting, this system will be recognized and accepted by people and in the research field.Keywords: air quality, monitoring, wireless communications, data management贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 课题研究背景21 世纪,环境污染、人为排放有害气体及自然灾害造成有害气体的泄漏给人们的生产生活带来了巨大的危害,在不断发展的当今社会,人们对自己生活的环境也越来越重视。环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量,从而使环境的质量降低,对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高,环境污染也在增加,特别是在发展中国家,环境污染问题越来越突出。日常生活中,大气污染给人们的生产生活带来了极大的影响。大气被污染后,由于污染物质的来源、性质和持续时间的不同,被污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别,以及人的年龄、健康状况的不同,对人体造成的危害也不尽相同。大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害:一是通过人的直接呼吸而进入人体;二是附着在食物上或溶于水中,使之随饮食而侵入人体;三是通过接触或刺激皮肤而进入到人体,其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径,危害也最大。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒,慢性中毒,致癌三种。现实生活中,由于空气质量监测设备的匮乏,人们不能及时掌握其生活环境的实时变化,进而不能有效的提高生活质量。对生活在环境污染严重环境的人们,环境污染及大气污染严重影响了人们的生活,甚至严重危害了人们的身体健康。为了解决该现状,我提出了智能无线通信环境空气监控网络,特别是通过智能监控技术,使人们能及时了解自己生活环境质量,为人们的出行、生产等各方面合理安排提供参考,给人们生产生活带来了极大的便利。该系统能对人们生活环境进行实时监控,同时对有害气体二氧化碳等进行检测,当有害气体出现严重超标时,能及时发出报警,提醒人们能够及时撤离,在大气中有害气体恢复正常值时能够解除报警,保障人们的生命财产安全。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 2 页第二章 系统相关技术简介2.1 单片机技术介绍2.1.1 单片机定义单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。因为单片机主要用于控制系统中,所以又称微控制器(Microcontroller Unit,MCU)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。它具有嵌入式应用系统所要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。它把计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上,通常片内都含有中央处理部件(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM、 EPROM、Flash ROM) 、定时器/计数器和各种输入 /输出(I/O)接口,如 RS-232串行通信口、中断控制、系统时钟及系统总线等 [1]。它们之间的相互连接结构如图 2.1 所示。C P U时钟定时器 /计数器I / O 外设接口R A M R O M图 2.1 单片机结构2.1.2 引脚说明MCS-51 系列单片机的外型封装有两种方式,双列直插式封装(PDIP)和方形封装(PLCC、MQFP) 。8051、8031、8751 的 40 条引脚均采用双列直插式封装。80C51BH、80C31BH 也有采用方型封装的。方型封装有 44 条引脚,但其中 4 条引脚(标为 NC)是空脚 [2]。引脚排列如图 2.2 所示。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 3 页91819 29303112345678212223242526272810111213141516173938373635343332RSTXTAL2XTAL1 PSENALE/PROGEA/VPPP1.0/T2P1.1/T2-EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7图 2.2 AT89C52 引脚40 条引脚功能说明如下:(1) 主电源引脚 Vss 和 Vcc Vss 电源地。 Vcc 正常工作电压+5V。(2) 时钟电路引脚 XTAL1、XTAL 2 XTAL1 片内振荡电路输入端,是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地。 XTAL2 片内振荡电路的输出端,是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。(3) 控制信号引脚 RST/VPD、ALE/ 、 和 /VPPPROGSENA RST/VPD 复位控制输入/断电时,提供备用电源输入。当振荡器运行时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平(由低到高跳变) ,使单片机复位。在 Vcc 掉电时,此引脚可接上备用电源,由 VPD 向片内 RAM 提供备用电源,以保持片内 RAM 中的数据不丢失。 ALE/ 允许地址锁存输出/编程脉冲输入。PROG正常工作时为 ALE(允许地址锁存)功能,提供把低字节地址锁存到外部锁存器的信号。ALE 引脚以不变的频率(振荡频率为 1/6)周期性地发出正脉冲信号。因此,它还可以对外输出时钟信号,或用于定时目的。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 4 页2.1.3 单片机内部结构MCS-51 单片机是在一块芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、定时器/ 计数器和多种功能的 I/O 口等一台计算机所需要的基本功能部件。单片机内包含下列几个部件:(1) 一个 8 位 CPU。(2) 一个片内振荡器及时钟电路。(3) 4KB ROM 程序存储器。(4) 128B RAM 数据存储器。(5) 两个 16 位定时器 /计数器。(6) 可寻址 64KB 外部数据存储器和 64KB 外部程序存储器空间的控制电路。(7) 32 条可编程的 I/O 线(4 个 8 位并行 I/O 端口) 。(8) 一个可编程全双工串行接口。(9) 具有 5 个中断源、两个优先级嵌套中断结构。2.1.4 I/O 端口MCS-51 单片机设有 4 个 8 位双向 I/O 端口(P 0、P 1、P 2、P 3) ,每一条 I/O 线都能独立地用做输入或输出。P 0 口为三态双向口,能带 8 个 TTL 电路。P 1、P 2、P 3 口为准双向口(在用做输入线时,口锁存器必须先写入 1,故称为准双向口) ,负载能力为 4个 TTL 电路。各端口功能:(1) P0 口P0 口可以作为输入/输出口,但在实际应用中通常作为地址/ 数据总线口,即 8位地址与数据线分时使用 P0 ,低 8 位地址由 ALE 信号的负跳变使它锁存到外部地址锁存器中,而高 8 位地址由 P2 口输出。(2) P1 口P1 口每一位都能作为可编程的输入或输出线。(3) P2 口P2 口可以作为输入口或输出口使用,外接 I/O 设备时,又作为扩展系统的地址总线,输出高 8 位地址,与 P0 口一起组成 16 位地址总线。对于 8031 单片机来说,P2 口一般只作为地址总线使用,而不作为 I/O 线直接与外设相连接。 (4) P3 口P3 口为双功能口。作为第一功能使用时,其功能同 P1 口。当作第二功能使用
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