毕业设计论文-基于LM3S1138室内环境无线监控系统.doc

西安邮电学院毕业设计（论文）题目：基于LM3S1138室内环境无线监控系统系别：信息与控制专业：自动化班级：自动0501学生姓名：王莉导师姓名：杨春杰职称：讲师起止时间：2009年3月9日至2009年6月20日西安邮电学院毕业设计(论文)任务书学生姓名王莉指导教师杨春杰职称讲师系别信息与控制专业自动化题目基于LM3S1138室内环境无线监控系统任务与要求一、任务设计一个监控系统，能对室内的环境各个参数进行采集，并对采集到的数据进行分析，当出现情况异常时，系统能够及时的监测到并能发出报警。二、要求：1.系统分布在室内各处的节点能够准确的采集各参数，如温度、湿度、二氧化碳浓度、是否有火焰等；2.各节点采集到的数据能够顺利的传到监控中心处，使得以集中处理和分析；3.无线数据传输通道顺畅，能保证数据的正确传输，可以抵抗一定的干扰；4.监控中心可以通过无线正常的接收各节点的数据，当有数据同时到达时，也可以保证数据的接收不出错，并能进行下次的接收；5.监控中心能迅速准确的处理并分析接收到的各节点数据，并能分析数据的来源；6.监控中心可以将接收到的各环境参数数据保存在U盘中，并能读出，以便人工分析；7.当任一节点监测到环境情况异常时，监控中心可以迅速反应并能做出报警动作；8.具有一定的人机界面。开始日期2009年3月9日完成日期2009年6月20日系主任(签字)2009年1月8日西安邮电学院毕业设计(论文)工作计划学生姓名_王莉_指导教师杨春杰_职称讲师_系别_信息与控制_专业_自动化_题目基于LM3S1138的室内环境无线监控系统工作进程第1周至第2周3.93.22前期准备工作及相关知识学习第3周至第5周3.234.12从机模块的设计与仿真第6周至第10周4.135.17主机设备的设计与调试第11周至第12周5.185.31系统调试第13周至第14周6.16.20总结及论文撰写起止时间工作内容主要参考书目(资料)1.单片机原理及应用2.ARM嵌入式系统基础教程3.Stellaris外设驱动库用法详解1.PC机一台及相关软件2.工具一套（烙铁、万用表等）3.元件若干每周三指导，除每周定时具体指导外，学生有问题也可随时联系指导。如有特殊原因可适当调整，否则按计划执行。主要参考书目(资料)主要仪器设备及材料论文(设计)过程中教师的指导安排对计划的说明西安邮电学院毕业设计(论文)开题报告信息与控制系自动化专业2005级01班课题名称：基于LM3S1138室内环境无线监控系统学生姓名：王莉学号：06051033指导教师：杨春杰报告日期：2009年3月12号1本课题所涉及的问题及应用现状综述（1）背景描述：随着信息化的的高度发展，通讯的的自由化和高层次化，人们对各种环境的安全性、舒适性有了进一步的提高，环境数据监控的智能化需求大大增加。本文所设计的系统小型监控系统结合了传感器技术、无线技术、GSM、数据存储等多种技术，并都采用成熟的技术和方案，监控系统的数据采集因功能不同存在着千差万别，但都应满足可靠性、针对性、可移植性、稳定性的原则，本文所述的方案经过相应的改造后可以应用于多种场合，具有很重要的现实意义。（2）功能特点：在本系统中，要实现的功能大体上可以分为五大部分：一、分布式的传感器网络进行数据的可靠采集；二、节点和监控中心的数据传输；三、数据的实时集中处理；四、监控数据的存储；五、出现异常时的智能化处理。（3）功能描述：各节点的传感器实时采集温度、湿度，是否有火焰产生等参数，实时监控环境状况，数据采集后通过节点的控制器C8051F330单片机进行前期处理，并通过无线以预定义信息格式发送到主机上，主机由主控制器LM3S1138、无线接收模块、U盘数据备份、LCD液晶显示、GSM模块组成，主机通过无线接收模块接收传感器节点的数据，送到液晶屏上进行实时的显示，可通过U盘的进行数据备份。当发生异常时，主机自动通过GSM（或GPRS）模块向房子主人短信提示以及时采取措施，并实时写入数据库。根据测量参数要求以及应用的场合不同，选用的传感器可以进行相应的调整，以适应不同的应用需求。主机、从机结构框图见下图所示。C8051F系列单片机无线发送温度湿度火焰液晶显示电源部分从机框图LM3S1138无线接收模块U盘读写液晶显示GSM外围器件电源部分主机框图2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析（1）设计思路：通过各种传感器（湿度、温度、火焰等）对室内环境的各种变量（空气湿度、室内温度、室内是否有明火等）进行监控，并通过无线将监控信息实时的发送给主机进行分析，如果某种变量异常，主机通过短信的方式告知房间的主人及时处理并在U盘中自动备份数据。主机可工作在自动模式或命令模式。（2）应用的技术分析：本设计涉及多节点数据采集、主从机之间的无线通信、主机数据处理、主机与房主（或）之间的GSM（或GPRS）通信及监控终端的设计。数据采集节点拟采用C8051F单片机；无线通信拟采用Chipcon公司的CC1100芯片，工作在433MHz下；GSM模块拟采用TC35i。（3）技术方案比较：本类课题的实现方式的不同主要在主从机的主控制器的选择上，对于监控系统而言，主控制器可以选择ARM、单片机、FPGA等，出于处理速度、存储空间、开发复杂度考虑，系统选取了ARM作为主机控制器；对于从机而言，由于其主控芯片只需发挥收集数据并向主机传输数据的作用，选择价格较低的单片机比较适合。FPGA价格较高，在数据处理时无明显优势。ARM芯片在开发上比较复杂。采用基于传统MSC-51结构的C8051F系列单片机是一个好的选择。设计重点难点：本次设计的重点应该是监控节点的设计，怎样使监控更精确及如何将实时监控数据通过无线发送给主机等；而监控中心对数据的正确接收和处理并将其存储起来则是本设计的难点。最终，监控系统的主机选择了ARM芯片LM3S1138作为控制器，从机选取了C8051F作为主控制器。