复杂环境监控报警器毕业论文

南京大学金陵学院毕 业 论 文（设 计）作 者 : 学 号：系 部 : 电子信息科学与工程系专 业 : 电子信息科学与技术题 目: 复杂环境监控报警器指 导 老 师提 交 日 期 2014 年 5 月 15 日南京大学金陵学院 毕业论文(设计)i摘 要随着生活的水平提高，环境问题也日益突出，生活质量和环境质量一直在相互矛盾。所以加强环境保护成为眼下最重要的事情。环境监控是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节。但目前国内的便携式环境测试仪，价格比较昂贵，只有一些专业的环保部门拥有意外，无法成为一般的民用品推广普及。所以设计出了低成本的环境监控报警器，满足一般民用需求。本设计是基于 STC89C52 单片机的复杂环境监控报警器，该环境监控报警器可以实现采集温度、湿度和亮度环境参数，并通过与设置的阀值进行比较，及时发出报警信号。该设计还有实时走时功能，为了可以明确各个时间段的环境变化。采集的环境参数和走时通过 LCD 显示输出。该系统采用了模块化结构设计，各个模块在单片机的控制下，正常有序的工作，实现各种系统功能。主要由温度检测、湿度检测、光亮度检测模块、LCD 显示模块、按键模块、声光报警和短信报警模块组成。此次设计包括硬件电路设计部分和软件程序的设计。硬件主要是 51 单片机和各个模块之间的连接电路，主要包括芯片、外部元器件的选择和外围电路的设计。软件设计主要是实现系统的各个功能。本设计的区别于其他的环境检测仪的地方在于：能够实时监控到环境异常的情况，及时反馈情况给负责人，做出相应的处理，增强了系统报警的实时有效性；本系统测量精度高，携带方便，成本低，可满足一般的居民使用。这些都优于一般专业部门使用的环境监控系统。关键词： STC89C52 单片机； 环境监控； 报警； 实时南京大学金陵学院 毕业论文(设计)iiComplex environment monitoring alarmABSTRACTWith the development of the living standard and quality, environmental problem is becoming the focus of the world，the quality of life and environmental quality has been contradictory. So, strengthening environmental protection and improving environmental quality has become a very important task to every citizen. Environmental monitoring is the human improve the quality of life, an important part of strengthening environmental protection. But the current domestic environment of portable tester, the price is more expensive, only a few professional environmental protection departments have an accident, to become a general civilian products. So design out of the low cost of the environment monitoring alarm system, meet the demand of the general civil. This design is based on STC89C52 microcontroller, the environmental monitoring alarm system can realize the collect environment parameters such as temperature, humidity, brightness, and through comparing with their set threshold, send out alarm signals in time. The design have real-time function, in order to record environmental changes every time. The parameters and time was displayed by the LCD. The system which is a modular structure adopts 51 signal chip as the main, each module under the control of the chip, the normal and orderly work, implementation of system function. Mainly by detecting temperature, humidity, brightness detection module, LCD display module, keys module, sound and light alarm and GSM alarm module. The design includes hardware and software design . Hardware mainly is the 51 single-chip peripheral circuit design. Software program is designed according to hardware circuit connection and the function of each component design.This design is different from other environmental detector: can real-time monitoring the environmental exceptions, timely feedback to the head, make corresponding processing, enhanced the system alarm real-time effectiveness; This system has high measurement precision, easy to carry, low cost and can meet the residents of general use. These were superior to general use by the department of professional environmental monitoring system.南京大学金陵学院 毕业论文(设计)iiiKeywords：STC89C52 microcontroller； environmental monitoring； Alarm； Real-Time南京大学金陵学院 毕业论文(设计)iv目 录摘 要 .iComplex environment monitoring alarm .iiABSTRACT .ii目 录 .iii第一章 绪 论 .11.1 引言 .11.2 复杂环境监控报警系统研究现状 .11.3 方案介绍 .1第 2 章 系统总体框架设计 .32.1 系统功能介绍 .32.2 系统主要组成 .3第 3 章 系统总体框架设计 .63.1 控制器模块方案选择 .63.2 显示模块方案选择 .63.3 AD 转换的方案选择 .73.4 温湿度检测的方案选择 .8第 4 章 系统硬件设计 .94.1 时钟电路设计 .94.2 温湿度检测电路设计 .94.3 亮度检测电路设计 .104.4 声光报警电路设计 .114.5 通信电路设计 .11第 5 章 系统软件设计 .135.1 软件设计思想 .135.2 主程序设计 .135.3 报警程序设计 .145.4 通信程序设计 .15第 6 章 功能测试 .17南京大学金陵学院 毕业论文(设计)v6.1 测试使用的工具 .176.2 温湿度测量功能测试 .176.3 报警功能测试 .176.4 实时时钟走时功能测试 .18第 7 章 结束语 .19致谢 .20参考文献 .21附录 1 程序源代码 .22南京大学金陵学院 毕业论文(设计)-1-第一章 绪 论1.1 引言随着我国经济的快速发展、社会的进步和人民生活水平的提高，但同时也付出了巨大的资源和环境的代价，经济的发展和环境的矛盾日趋严重，群众对环境污染问题反应强烈。我国的基本情况是人口众多、资源稀少、污染严重、经济增长迅速、发展方式粗放，必须在发展中采取更加严格的环境监控与资源保护措施。尤其是在当今环境条件急剧恶劣的情况下，节能、环保、低碳生活越来越来越受到人们的重青睐。旧式的监控系统存在功耗大，资源得不到充分应用，效率低等消极影响。伴随着电子传感器技术的发展和单片机技术在各行各业中的应用，近几十年来,基于单片机的环境监控报警系统的已经全面升级,不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本。同时在一些特殊物品的运输过程中，温度、湿度和亮度是物品生存的至关参数，所以控制这些参数起了决定性的作用。因此，环境监控报警系统的推广，可以实现对环境温度、湿度、亮度等参数的实时的监测与控制，并且减少的人力资源的浪费和提高的效率。1.2 复杂环境监控报警系统研究现状随着信息技术的发展，自然环境的影响和人类有着密切不可分的关系，所以人们越来越重视环境，拥有良好的环境监测技术是人们对环境的研究必不可少的工具。环境监测技术主要包括对环境温湿度、亮度、气体等的监测.。环境探测和监控是当前比较热门的技术，已经在工业生产、医学诊断、环境监测、航空、国防等各个领域广泛的应用。我们国家在上世纪 50 年代已有相关方面的研究，与发达国家相比，在时间上并没有绝对的差距，不过国际上最早的环境探测器起始于上世纪 20 年代的催化燃烧气体传感器产生。到 2005 年，国控环境监测网络调整为：环境空气监测网站 226 个，测点数 793个；酸雨监测网站 239 个，测点数 472 个；水质监测网站 197 个，监测断面 1074 个；生态监测网站 15 个 1。1.3 方案介绍此次设计是针对单片机原理及其应用展开的。运用我们所学的模拟电路，数字电路，单片机技术，传感器技术。单片机就好比是各个模块的桥梁，保持他们之间的联系。当周围的环境达到自己所设定的值，传感器就把采集到的数值作为输入参数并做相应的处理，转化为相应的电量输出传给单片机然后启动报警电路。我们本次所用的单片机是南京大学金陵学院 毕业论文(设计)-2-STC89C52，单片机是 70 年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，80 年代以来。单片机发展迅速，各类新产品相拥出现，现已逐渐成为各个领域的重要支柱，80C51 系列单片机产品繁多，主流地位已经形成。多年来的应用实践已经证明， 80C51 的系统结构合理，技术成熟，许多单片机芯片倾力于提高 80C51 系列产品的综合功能，从而形成了 80C51 的主流产品的地位 2。南京大学金陵学院 毕业论文(设计)-3-第 2 章 系统总体框架设计2.1 系统功能介绍整个系统采用模块化结构设计，各个模块在单片机的控制下，正常有序的工作，实现各种功能。整个系统可以实现以下几种功能：（1）采集环境中温度、湿度、亮度等参数。（2）将采集的环境参数显示在 LCD 屏幕上。（3）将采集到的环境参数与设定好的阀值进行比较。（4）采集到的环境参数如果超出设定好的阀值，系统将进行声光报警和短信报警通知。2.2 系统主要组成下面是系统的主要构成框图，如图 2.1 所示。主控制器温度检测湿度检测光亮度检测按键L C D 显示声光报警短信报警图 2.1 系统结构框图从图中可以看出整个系统的模块化结构设计，主要通过芯片接口将各个模块与主控制器相连，因此，主控制器都能够收到各个模块采集到的数据从而和设计的阀值进行比较，以及做出相应的报警信号 3。明确了本次设计的功能以后，我们就需要设计各个模块以及功能：南京大学金陵学院 毕业论文(设计)-4-本系统主要由时钟模块、显示模块、键盘交互模块、温湿度检测模块、亮度检测模块、声光报警模块和 GSM 模块组成。他们通过各种电路接口电路与单片机相连，由单片机对它们进行控制，以实现实时显示、采集环境参数、实时报警等功能 4。1. LCD 显示模块本设计中，采用的是一块名为 12864 的单色液晶显示屏，顾名思义其屏幕共由128x64 个点组成。在单片机的控制下，可以将单片机处理后的各项环境数据在屏幕上直观的显示出来，另外也为设置本系统中一些重要的参数提供良好的人机交互界面。如设置系统时间，温度报警