室内环境监测系统设计.docxVIP

室内环境监测系统摘要本系统有主机和从机两个部分组成，主机是基于STM32F103VET6的主控板具有显示，查询和报警的功能。从机是基于STC89C52单片机设计的主板作为采集环节的节点。从机和主机之间通过NRF24L01无线通讯。从机作为采集终端分布于每个房间，将采集到的信息发送给主机。本系统监测的环境因数包括温度，湿度，光照，二氧化碳，烟雾。主机将接收到的信息通过彩屏显示出来。若某个因数超过阈值，主机会报警让人来处理。系统主机由无线传输模块，显示模块和报警模块组成。NRF24L01具有一对多的功能，主机通过循环查询模式来接收每个模块发来的信息，然后进行分析，判断，处理。系统从机有无线传输模块，温度采集模块，湿度采集模块，光照采集模块，二氧化碳采集模块，烟雾采集模块组成。从机将各个模块的信息采集出来，然后向主机请求发送，轮到本模块发送，从机就将编码好的信息发送给主机。关键词STM32单片机，STC89C52单片机，NRF24L01，DS18B20，HR202，MG811，光线传感器，MQ-2烟雾传感器。前言随着生活水平的不断提高，人们已经开始关注居住环境的舒适性。室内环境监测系统作为智能化家居的组成部分，在现代化小区建设当中已经发挥越来越重要的作用,实现智能管理和节能的基本要求。随着计算机、传感器、网络与无线通信、嵌入式和控制等技术的飞速发展和日益成熟,由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器节点通过无线自组织方式连接而构成的无线传感器网络得到了人们的广泛重视。基于室内环境监测系统的需求,设计分布式采集、集中式管理的室内环境监控系统。第1章系统整体设计1.1系统整体思路本系统由主从机两个模块组成，主机为显示和控制模块，从机是采集信息的终端分布每个房间，然后通过无线将数据传输给主机，主机处理数据后做出判断。1.2系统整体流程框图第2章主机设计2.1主机设计思路控制器采用STM32单片机，此款单片机带有SPI模块，可以控制基于SPI通信的NRF24L01无线模块。TFT2.4作为显示屏，将信息处理后显示出来，可以直接接到单片机的I/O上。蜂鸣器，作为报警装置，当环境出现恶劣的变化时发出报警。2.2主机的流程框图2.3 STM32单片机STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz[3]。1.ARM公司的高性能“Cortex-M3”内核：哈弗架构1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz 单周期乘法指令和硬件除法指令中断的延迟时间降到只需6个CPU周期优越的实时特性内置了快速的中断控制器[10]。2.一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度。3.低功耗：在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态)，待机时下降到2μA 从停机模式唤醒通常只需要7us时间而从复位状态启动只需55us就可进入运行状态。4.最大的集成度：(1)内嵌电源监控器，减少对外部器件的需求:上电复位、低电压检测、掉电检测、自带时钟的看门狗定时器。(2)一个主晶振可以驱动整个系统：低成本的4——16MHZ晶振可驱动CPU、USB以及所有外设；内嵌PLL产生多种频率；可以为内部实时时钟选择32KHZ的晶振；内嵌出厂前调校的8MHZ RC 振荡电路可以作主时钟源；额外的针对RTC或看门狗的低频率RC电路；LQPF100封装芯片的最小系统只需7个外部无源器件。1.5 DS1302 时钟DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。2.6 TFT2.4 彩屏TFT屏的控制器是ILI9325,有40个引脚，16位数据，支持触屏。TFT的电源为2.8-3.3V，兼容5V的I/O电平。屏的接口