基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)0001

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)GSM模塊主要作為主控模塊的報(bào)警通道，同時(shí)也是用戶的通道，負(fù)責(zé)信息的接收 與傳送。液晶顯示模塊用于顯示模塊工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)，主要用于測(cè)試系統(tǒng)和安裝 系統(tǒng)以及演示時(shí)使用。21世紀(jì)是科技信息的時(shí)代，技術(shù)的興起與應(yīng)用對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。在社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中，由于環(huán)境的污染和破壞，自然災(zāi)害不斷發(fā)生，為 了保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，開(kāi)發(fā)儀的意義顯得越來(lái)越重要。 基于此，本文主要 對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1、監(jiān)測(cè)儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本環(huán)境監(jiān)測(cè)儀主要以實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、光強(qiáng)、有毒氣體等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)， 同時(shí)為了給用戶提供更大的方便，還采用了 GSMft接面向用戶手機(jī)，通過(guò)無(wú)

2、線傳 輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。傳感器以為主要的檢測(cè)部件，按照設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行檢測(cè)以達(dá)到控制、 分析、計(jì)數(shù)和 數(shù)據(jù)顯示等功能。借助微處理器和計(jì)算機(jī)之間的串行通信完成人機(jī)交換控制。數(shù)據(jù)米集環(huán)境監(jiān)測(cè)儀主要由模塊、主控模塊、GSM模塊、顯示模塊、電源部分、串口通信部分、晶體振蕩器部分等組成，其系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。無(wú)線模塊口撮蕩橈塊主控模塊物聯(lián)申國(guó)圖I系統(tǒng)主要結(jié)樁3 SOcmetccxn圖1中，主控模塊采用HOLTEMCI作為中央微處理器，整合外圍模 塊，構(gòu)成最小系統(tǒng)，最終完成一些環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)功能。遠(yuǎn)程控制GSM模塊主要作為主控模塊的報(bào)警通道，同時(shí)也是用戶的通道，負(fù)責(zé)信息的 接收與傳送。液晶顯示模塊用

3、于顯示模塊工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)，主要用于測(cè)試系統(tǒng)和 安裝系統(tǒng)以及演示時(shí)使用。控制器傳感器模塊負(fù)責(zé)環(huán)境數(shù)據(jù)采集并傳到進(jìn)行處理。2、主控模塊功能介紹2.1工業(yè)控制HT46RU232是8位高性能精簡(jiǎn)指令集微處理器，專門為需要A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)品 而設(shè)計(jì)，如傳感器信號(hào)輸入、低功耗、I/O使用靈活、可編程分頻器、計(jì)數(shù)器、 振蕩類型選擇、多通道 A/D轉(zhuǎn)換、脈寬調(diào)制功能、I2C接口、UART總線、暫停 和喚醒功能，使這款微處理器可以廣泛應(yīng)用于傳感器的A/D轉(zhuǎn)換、馬達(dá)控制、消費(fèi)類產(chǎn)品、子系統(tǒng)控制器等。HT46RU232勺內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 HT46RU232內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2 HT46RU232的主要特性如下：工作電

4、壓：FSYS=4 MHz: 2.2 5.5 V , FSYS=8 MHz: 3 5.5 V ; 最多可有40個(gè)雙向輸入/輸出口； 1個(gè)與輸入/輸出口共用引腳的外部中斷輸 入；1個(gè)8位和2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，具有溢出中斷；內(nèi)置晶體和 RC振蕩電路；看門狗定時(shí)器；4 096 X 16 b程序存儲(chǔ)器ROM ; 192X 8 b數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器RAM；具有PFD功能，可用于發(fā)聲；HALT和喚醒功能可降低功耗；在 VDD=5/，系統(tǒng)頻率為8 MHz時(shí)，指令周期為0.5卩s ； 8層硬件堆棧；8通道 12位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器；4通道8位的PWM輸出，與輸入/輸出口共用引 腳；位操作指令查表指令，表格

5、內(nèi)容字長(zhǎng) 16 b ； 63條指令；指令執(zhí)行時(shí)間為1 或2個(gè)指令周期；低電壓復(fù)位功能I2C總線(slave模式);通用異步接收/發(fā) 送器(UART) ； 28-pin SKDIP/SOP、48-pinSSOP 封裝。3、硬件設(shè)計(jì)3.1串口通信模塊設(shè)計(jì)串口通信模塊電路采用了異步串行通信芯片MAX232與HT46RU232的串行接口連接，通過(guò)串口傳輸數(shù)據(jù)，速度比較快，距離也較遠(yuǎn)，能夠很好地滿足系統(tǒng) 功能要求。PA10-7J ；-MCUkRWLCD圖孑串口連接框電路連接架構(gòu)如圖3所示3.2顯示模塊設(shè)計(jì)本環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的顯示模塊選擇的是液晶顯示，在顯示屏上可以顯示溫度、濕度、光強(qiáng)監(jiān)測(cè)、有毒氣體等環(huán)境參數(shù)的

6、監(jiān)測(cè)結(jié)果。電路連接架構(gòu)如圖4所示。3.3無(wú)線發(fā)射模塊設(shè)計(jì)無(wú)線發(fā)射模塊采用FSK半雙工工作方式，自動(dòng)過(guò)濾噪聲具有自動(dòng)避讓功能， 避免同頻率同時(shí)發(fā)送而干擾，類似載波偵聽(tīng)，工作穩(wěn)定可靠。模塊的傳輸距離與 調(diào)制信號(hào)頻率及幅度、發(fā)射電壓及電池容量、發(fā)射天線、接收機(jī)的靈敏度、收發(fā) 環(huán)境等有關(guān)。發(fā)射模塊設(shè)計(jì)在主板邊緣，距離周圍器件5 mm以上，使其分布參數(shù)不受影響。3.4電源模塊的設(shè)計(jì)對(duì)主控板電源的分析與統(tǒng)計(jì)，核心控制模塊需要電壓5 V、3.3 V、1.8 V、1.5 V,標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式下系統(tǒng)功耗為6.61 W電源部分的設(shè)計(jì)采用二級(jí)分壓模式。 為避免不同功能模塊間的相互干擾，各個(gè)模塊的二級(jí)電壓采用單獨(dú)電源模塊生成。一級(jí)電源轉(zhuǎn)換采用DC-DC模塊實(shí)現(xiàn)，即Emerson公司提供的ALD10F48N-L電源模塊，該模塊的輸入電源電壓為-48 V，輸出電源電壓為3.3 V ,輸出電流為10 A,輸出功率高達(dá)33 W典型轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%完全能夠滿足主控板功率需 求。4、結(jié)語(yǔ)本文介紹了基于