无线环境监测模拟装置(完整版)
无线环境监测模拟装置的探讨
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
历届全国大学生电子设计竞赛题目及分析
简易逻辑分析仪：单片机或者可 编程逻辑器件，存储器，数字显示等。
放大器类题目分析 涉及到的基础知识包含有：
实用低频功率放大器：电源整流和 稳压，方波信号发生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，低频功率放 大器等。
自动往返电动小汽车光电检测电 路，电机控制电路，单片机或者可编
程逻辑器件，数字显示等。 简易智能电动车：光电、金属、
超声波检测电路，电机控制电路，单 片机或者可编程逻辑器件，数字显示 等。 液体点滴速度监控装置：光电检测电 路，步进电机控制电路，单片机或者 可编程逻辑器件，数字显示等。
附录：历届全国大学生电子设计竞赛题目
测量放大器：电源整流和稳压，信 号变换放大器，测量放大器等
高效率音频功率放大器：电源整流 和稳压，音频功率放大器等。
宽带放大器：电源整流和稳压，AGC， 宽带放大器等。 仪器仪表类题目分析
数据采集与处理类题目分析 涉及到的基础知识包含有：
多路数据采集系统： A/D 变换， 单片机或者可编程逻辑器件，存储器， 数字显示等。
电源类题目分析 涉及到的基础知识与制作能力包含：
交流电源降压和整流，直流电压稳 压和调节，单片机，数字显示与控制 等。
交流电源降压和整流，直流电压稳 压和调节，恒流电流源，DC-DC 变换器， 单片机，数字显示与控制等。
信号源类题目分析 涉及到的基础知识与制作能力包含：
实用信号源的设计和制作： RC 振荡 器，脉冲振荡器，数字可调电位器， 单片机，数字显示与控制等
简易数字频率计：信号变换与检 测，单片机或者可编程逻辑器件，数 字显示等。
频率特性测试仪：信号变换与检 测，单片机或者可编程逻辑器件，数 字显示等。
2010年申报江苏高等学校大学生实践创新训练计划立项项目及三江
方钲中
方炎明
万劲
推荐申报省级
15
电工电子实验中心
基于单片机的智能家居监控系统设计
罗超
储露
茆同庆
葛年明
推荐申报省级
16
电工电子实验中心
小家电无线充电器的研制
曹彩霞
马鑫金
龚秋英
推荐申报省级
17
机械学院
多功能拖把的研制
包运佳
王结群徐伟
推荐申报省级
18
机械学院
驾校教练车转向系统的改装
卢文进
毛务本
秦洪艳
庄思思
苏光明
朱元午
张燕
推荐申报省级
4
旅游学院
2014年南京青奥会志愿者选拔策略研究——基于对2010年上海世博会志愿者状况的调查
黄秋霞
朱佳敏
张孝君
曾超
推荐申报省级
5
旅游学院
旅游职业经理人实践-创业-就业一体化训练模式研究
邬婷婷
张小燕
康泰
沈逸君
推荐申报省级
6
旅游学院
养生生态旅游示范区建议性国家标准构建研究——以句容茅山风景区为例
梁胜男
金天超
喻学才
余子萍
推荐申报省级
7
艺术学院
大学生动画创新实践
司明伟
曾亮
邢小刚金杰
姚景益
推荐申报省级
8
经济学院
金融危机条件下江苏出口贸易向低碳经济转型的战略研究
叶超
崔恒勇
周晓琛
黄友军
推荐申报省级
9
计算机学院
基于.NET的单点登陆通用权限系统
徐宝祥
钱福海
王万生
刘正涛
推荐申报省级
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。
一种用于环境检测用的环境检测装置
专利名称：一种用于环境检测用的环境检测装置专利类型：实用新型专利
发明人：赵飞翔
申请号：CN202122320951.5
申请日：20210924
公开号：CN215728108U
公开日：
20220201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种用于环境检测用的环境检测装置，包括检测装置本体，所述检测装置本体前端中心的顶部安装有操作控制模块，所述检测装置本体一侧中心的顶部转动连接有检修门板，所述检测装置本体内壁的底部中心固定连接有存水箱，所述存水箱顶部中心开设有储水室，所述存水箱顶部两侧的中心均开设有空腔，两个所述空腔的顶部中心均安装有加热组件。
本实用新型通过在检测装置本体内壁固定的第一支架板上安装有检测管、吸水管和微型流量泵，微型流量泵将储水室中加热的水泵吸到检测管中，然后通过定量滴嘴将试剂储存箱中的化学试剂定量滴入检测管中，对水进行酸碱度测定，上述结构代替了人工检测，避免人为操作带来的污染而造成检测结果的偏差。
申请人：赵飞翔
地址：510000 广东省广州市增城区新塘大道西508号康乐东苑7幢105房
国籍：CN
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无线环境监测系统
工业污染源监测
工业污染源监测
无线环境监测系统可以对工业区内的废气、废水排放进行实 时监测，确保企业按照环保标准进行排放，减少对环境的污 染。
生产过程优化
通过无线环境监测系统，企业可以实时了解生产过程中的环 境参数，如温度、湿度、压力等，优化生产流程，提高生产 效率。
智能建筑环境监测
智能建筑环境监测
未来发展趋势
智能化发展
随着物联网技术的发展，无线环境监测 系统将更加智能化，能够实现自适应调
整和远程控制等功能。
低功耗技术
随着低功耗技术的发展，无线环境监 测系统的连续运行时间将得到显著提
升。
多模态融合
将无线环境监测系统与其他技术进行 融合，如传感器网络、云计算等，实 现多模态的数据采集和处理。
标准化和规范化
精准农业
通过无线环境监测系统，农民可以了 解农田的土壤湿度、养分状况、气象 参数等信息，精准施肥和灌溉，提高 农业生产的效益和可持续性。
06
结论与展望
研究结论
无线环境监测系统在城市环境监测、工 业污染监测、生态保护等领域具有广泛 的应用前景，能够实时、快速地监测和 预警环境质量状况，为环境保护和治理
特点
无线环境监测系统具有无需布线、灵 活性高、可远程实时监测等优点，广 泛应用于环境监测、工业控制、智能 家居等领域。
系统组成与功能
数据采集模块
负责采集各种环境参数，如温 度、湿度、气压、光照等。
无线传输模块
负责将采集到的数据通过无线 方式发送到接收端。
接收端
负责接收数据，并进行处理、 显示或存储。
信号解调
将调制在无线信号上的信 息解调出来，还原出原始 信息。
特征提取
从解调出的信息中提取出 有用的特征，如频率、幅 度、相位等。
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
奖
学
据
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
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
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Abstract ....................................................................... 错误!未定义书签。
1方案设计.. (1)1.1理论分析 (2)1.2设计方案论证与选择 (2)1.2.1探测点和控制终端处理器的选择 (2)1.2.2无线收发芯片的选择 (2)1.2.3温度传感的选择 (3)1.2.4光电传感的选择 (3)1.2.5 显示器件的选择 (3)1.3整体系统设计框图 (4)2各模块的硬件设计与核心电路 (5)2.1自制无线收发电路 (5)2.1.1无线发射电路 (5)2.1.2 无线接收电路 (5)2.2传感模块 (8)3 DS18B20无线收发模块程序流程图 (8)参考文献： (11)附录1 完整电路图 (12)附录2实物图照片 (13)附录3 软件程序源代码 (15)2009年全国大学生电子设计竞赛试题无线环境监测装置摘要：本系统是由单片机AT89C52作为主控芯片，选用DS18B20作为环境的温度采集芯片，以及用光电传感器对周围环境的光照进行探测。
把DS18B20采集回的当前环境下的温度数据和光电传感器采集回来的光照情况的数据传送给探测点的AT89C52,进行相关的数据处理。
然后把信息通过无线发射模块传送给控制终端的无线接收模块。
在控制终端把接收回来的数据经过主控芯片AT89C52进行处理。
然后传送给LCD12864，对探测点的温度和光照情况进行实时显示。
经过测试，自制的无线收发模块，其无线传输载波频率为27MHZ 完全符合要求，探测时延在2s以内，天线与探测点的距离在50厘米以上，有比较好的数据传输功能。
温度数据经过编码后通过无线传输的精度控制在1摄氏度以内。
整个系统基本上达到了设计要求。
关键字：单片机AT89C51,无线发射，无线接收，DS18B20，LCD12864。
Abstact:This system uses the AT89C52 microcontroller as the master chip, chosing DS18B20 as the environmental temperature collecting chips and using the photoelectric sensors to detect the ambient light. The temperature data from DS18B20 and the data from the optical sensors, about the current environment, are transmitted to the AT89C52.Then the associated data is processed. And the processed data is transmited to the control terminal of the wireless receiver module through the wireless transmitter module.In the control terminal, the received data is processed by the master chip AT89C52 and then send it to LCD12864. Lastly the detection point temperature and light conditions in is real-time displayed.Test proves that the self-produce wireless transceiver module is accurate, the wireless carrier frequency of 27MHZ fully comply with the requirement and the detect delay is 2 s or less. The distance between the antenna and the detection point is 50 cm or more.This proves that transmission capability is fine. The precision of temperature data encoded through wireless transmission is 1 degrees. All prove that the system meets the design requirements fully.Keywords: SCM AT89C51, wireless transmitters, wireless receivers, DS18B20, LCD12864.1方案设计1.1理论分析整个系统分为三个部分，两个探测点，和一个监测终端。
探测点是对所处环境的温度和光照进行信号采集和数据处理。
所以我们可以应用温度传感器和光电传感器对探测点环境的温度和光照情况进行数据采集。
然后我们可以利用单片机对数据进行相关的处理。
再经过无线发射模块把信息反馈到监测终端的无线接收模块，然后把信息，传给监测终端的中央处理器。
在监测终端把探测点的温度和光照情况进行实时显示。
同样，在监测终端可以发送相关的命令对探测点进行相关的操作。
1.2设计方案论证与选择1.2.1探测点和控制终端处理器的选择方案1：采用我们常用和熟悉的单片机A T89C52,作为数据处理芯片。
AT89C52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容。
价格比较低廉。
方案2：采用FPGA作为控制和数据处理器。
虽然FAPGA在数据传输和处理的速度上要快点。
但是，其用作无线先收发控制，软件实现相对较复杂。
并且，价格要昂贵很多。
比较上面两种方案，显然方案1完全能够满足我们的要求且性价比比较高。
因此，我们选择AT89C52单片机作为我们的数据处理芯片。
1.2.2无线收发芯片的选择方案1：采用NRF905作为我们无线收发芯片。
此种无线收发芯片电路性能比较好，价格也比较便宜。
但是，其传输频率为433/868/915MHz3个ISM频道。
而设计要求自制模块，并且，传输频率在30MHZ以内。
方案2：采用SM6136/SM6135作为无线收发控制芯片，自己制作无线收发模块。
SM6136/SM6135制作的无线收发模块传输频率为27MHZ。
比较两种方案结合设计要求显然方案1不可取。
所以，我们采用方案2。
1.2.3温度传感的选择方案1：我们采用热敏电阻自制温度传感器。
这样价格虽然比价便宜。
但是，外围电路相对比较复杂。
并且，精度不高。
可能无法达设计要求。
方案2：采用美国DALLAS公司推出的智能温度传感器DS18B20作为检测元件，其测温范围为-55~125。
C,最高分辨率可达0.0625摄氏度。
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，有低成本和易使用的特点。
价格也不贵。
比较以上两种方案，结合设计要求，我们最终采用了DS18B20作为温度传感器。
1.2.4光电传感的选择方案1 采用光敏电阻，自己制作一个简单的光电传感器。
其外围电路简单，但是精度不高。
不过，设计只要求检查探测点的光的有无。
所以，利用光敏电阻自制的光电传感完全符合设计要求。
方案2：购买光电传感器。
虽然其探测精度要高，但是，性价比不高。
比较以上两种方案，结合设计要求。
最终我们选择方案1，利用光敏电阻自己制作光电传感。
1.2.5 显示器件的选择方案1：采用LCD1602作为输出显示。
优点：显示程序比较简单，价格便宜。
缺点：不能显示汉字，只能用相关字符代替。
不能很好的显示出相关的信息。
方案2：采用带字库的LCD12864.作为输出显示。
优点：显示屏幕相对比较大，显示信息相对比较丰富，能够很好的显示出汉字，图文。
缺点：输出的显示程序部分，相对繁多一点。
价格相对贵一点。
比较两种方案，结合多功能万年历的需要，我们选择带字库的LCD12864作为显示输出更好。
1.3整体系统设计框图整个系统的工作情况是在探测点通过DS18B20进行温度采集和光电传感模块进行光照信息采集。
然后把采集回来的信息传送给探测点的处理芯片AT89C52。
处理芯片对数据进行相关的处理以后再把信息传递给无线发射模块，在监测终端利用无线接收模块接收探测点发射过来的信息。
然后把信息传递给监测终端的主控芯片。
主控芯片对数据进行处理后再送给显示模块对探测点的环境情况进行实时显示。
同时在监控终端也可以给探测点发送命令然后探测点进行相关的操作。
图1 整体系统框图2各模块的硬件设计与核心电路2.1自制无线收发电路2.1.1无线发射电路探测点的无线发送电路。
此电路我们采用了SM6136芯片，作为无线发射的控制芯片。
其引脚图如如2所示。
SM1636是一种在生活中比较常见和常用的芯片广泛应用与遥控玩具，无线数据传输等。
无线发射电路图及SM6136芯片引脚图如图2所示。
自制PCB板图如图3所示图2 自制无线发射电路图及SM1636 的引脚图2.1.2 无线接收电路控制终端接收探测点传过来的数据的无线接收电路。
在此电路中我们所采用2.2传感模块我们所采用的温度传感器是由美国DALLAS公司推出的智能温度传感器DS18B20作为检测元件，其测温范围为-55~125。
C,最高分辨率可达0.0625摄氏度。
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，有低成本和易使用的特点。
其电路图如图6所示。
系统的光电传感部分我们是利用光电三极管，搭建的简易光电传感器。
其电路图如图7所示。
图6 温度传感电路图电路图3 DS18B20流程图DS18B20流程图如图8所示在读出时必须进行CRC校验，的改写。
温度计算子程序是将RAM中读取值进行BCD码的转换运算。
其算法如下：table1[0]=temp_buf/100+0x30;table1[1]=temp_buf/100%10+0x30table1[2]=temp_buf/10%10+0x30;无线收发子程序分为数据读取，数据编码，数据传输判断。