嵌入式系统课程设计
基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计
摘要：
基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠
性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。
此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。
关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信
前言
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着嵌入式技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。
基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。
在室内环境监测领域，以嵌入式技术为基础，结合ZigBee技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。
系统分析及其设计
一、基本原理：
湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，在协调器中烧写CoordinatorEB程序。在设备绑定时先启动协调器绑定，后启动终端节点绑定，按键SW1用于设备之间绑定，SW2用于启动匹配描述符请求。
二、系统方案设计
1、系统设计需求
通过对 Zigbee 协议栈的学习与研究，结合嵌入式知识，根据温湿度监测的实际需求，确定出ZigBee 的网络协调器、
终端数据采集节点管理、室内温度、湿度采集系统的设计方案。
学习RS232串口通信原理及其数据包发送原理。最后根据设计
的无线温度采集系统搭建测试平台，测量其网络性能。
2、系统方案设计
方案一：
飞思卡尔公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭载了满足IEEE 802.15.4 标准的射频信号传输与接收的调制解调设备。
这类功能完善的双向 2.4GHz 频段的收发设备能够融合到
ZigBee 技术之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增
强器，压控振荡器，电源供应调节模块，所有频段编码和解码
模块，包括可以转换和控制数据的发送与接收串行外围接口
(SPI)中断请求输出。采用 O-QPSK 的调制方式，最大传输速率为 250kb/s。搭配高性能的微处理器一起使用，MC13193可以提供低成本且高效率的短距离数据传输解决方案。MC13193 和MCU 两者采用串行外围接口(SPI)连接，因此可以保证飞思卡尔庞大产品系列中的任意一款MCU 都能与之匹配使用。
方案二：
选择TI公司的2.4GHz片上系统解决方案CC2530，CC2530是用于IEEES02.15.4、Zigbee和RF4CE应用的一个片上系统解决方案，它能以较低的总成本建立强大的网络节点。CC2530结合了先进的RF收发器性能，业界标准的增强型8051内核，使操作更容易，具备不同的运行模式，尤其适用于低功耗的系统需求。
3、系统方案选择
通过对比以上两种方案开发的难易程度、开发周期和现有的实验环境我们选择方案二。
无线温度采集系统改变了传统有线的数据采集系统搭建布线困难，监测区域受限等诸多不足。ZigBee这种新兴的短距离无线通信系统具有功耗少，性价比高，系统维护快捷方便，而且通过在传感器模块上添加 FLASH 存储设备，使得数据采集工作能够摆脱对监测过程网络辐射范围的限制，可应用到许多的场合更好的改善采集工作的便捷行。通过与其他通信技术(如 GSM／GPRS)的无缝接合，能够实现采集数据的远程传输，满足对数据采集区域的远程监控。
一般以 ZigBee 技术为核心的无线温度采集系统的工作过程为：协调器节点首先应搭建网络，等待各自终端采集节点的入网请求；终端节点经过验证加入网络后，把温度传感器采集到的数据通过无线网络上传传输给协调器节点；协调器节点接收到数据包后，进行数据包解析，并通过串口将温度信息以及子节点地址等有效信息存储并显示在监控界面上。
三、总体设计
无线传感器温度测量系统主要由单个 ZigBee 协调器、单部 PC 机和放置在各处的温度采集节点—ZigBee 终端设备组成。ZigBee 协调器与各个终端节点形成了一个 ZigBee 星型网络。整个无线温度采集系统的拓扑结构图如图 1所示。各处的温度采集节点—ZigBee 终端设备组成。CC2530芯片的有效通信半径为 100m 时，终端节点可以安置在以协调器为中心100m 半径范围内。终端数据采集节点的结构较为简化，仅由一个 CC2530 模块，Flash 存储，2 节 1.5V 电池和温度传感器组成，各个终端节点被初始化为无信标网络中的终端设备。终端设备上电复位后，便启动搜索指定信道上的ZigBee协调器，并发送连接请求，终端设备在成功入网后，将被赋予一个 16 位短地址，在以后网络中的通信都以这个 16 位的短地址作为节点的标识；启动休眠定时器，间隔10 秒钟唤醒一次，醒来后使用一种简单的非时隙 CSMA- CA，通过竞争机制取得信道使用权，自己向协调器节点发送请求数据。利用模块上的温度传感器模块检测环境温度，并上传给协调器节点，然后立即再次进入休眠状态，最大限度地减少能耗，
延长终端节点电源续航时间，同时也可以延伸采集范围，即利用ZigBe网络的自组织性我们可以携带轻巧的终端数据采集节点到实际测量区域完成数据采集工作，如果超出了无线网络可以支持的传输范围，那可以将数据暂时存储在 Flash 存储器中。网络中的协调器节点负责搜集各温度采集节点的信息，并将信息快速的通过 RS232 串口按事先定义好的格式上传 PC 机，随即解析并显示出来。
1、总体设计框图如下：
图1 无线温湿度采集系统框图
2、硬件设计实物图如下：
2.1CC2530邮票孔节点模块
2.2无线节点模块
2.3温湿度采集模块
3、温湿度监测芯片说明
3.1 SHT10说明
SHT10是一款高度集成的温度湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。它采用专利的COMSens技术，确保了传感器具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路进行连接。
SH10引脚特性如下：
3.1.1、电源引脚
SHT10的供电电压为2.4~5.5V。传感器上电后，要等待11ms以越过“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
3.1.2、串行接口(两线双向)
SHT10的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理；但与I2C接口不兼容.
3.1.3、串行时钟输入(SCK)
SCK用于微处理器与SHTxx之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。
3.1.4、串行数据(DATA)
DATA三态门用于数据的读取。DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平（参见图2）。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。
3．1.5、串行时钟输入(SCK)
SCK用于微处理器与SHTxx之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。
3.1.6、串行数据(DATA)
DATA三态门用于数据的读取。DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平（参见图2）。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。
3.1.7、测量时序(RH 和T)
发布一组测量命令（‘00000101’表示相对湿度RH，‘00000011’表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约11/55/210ms，分别对应8/12/14bit测量。确切的时间随内部晶振速度，最多有±15%变化。SHTxx通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。uC需要通过下拉DATA为低电平，以确认每个字节。所有的数据从MSB开始，右值有效（例如：对于12bit数据，从第5个SCK时钟起算作MSB；而对于8bit 数据，首字节则无意义）。用CRC数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用CRC-8校验，控制器可以在测量值LSB后，通过保持确认位ack 高电
平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，SHTxx自动转入休眠模式。
3.1.8、通讯复位时序
如果与SHTxx通讯中断，下列信号时序可以复位串口：当DATA 保持高电平时，触发SCK时钟9次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。
通讯复位时序图
4、CC2530说明
4.1、简介
CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。
CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack?），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。CC2530F64 结合了德州仪器的黄金单元RemoTI，更好地提供了一个强大和完整的ZigBee RF4CE 远程控制解决方案。
4.2、引脚描述
引脚名称引脚引脚类型描述
AVDD1 28 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD2 27 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD3 24 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD4 29 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD5 21 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接
AVDD6 31 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接
DCOUPL 40 电源（数字） 1.8V 数字电源去耦。不使用外部电路供应。DVDD1 39 电源（数字） 2-V–3.6-V 数字电源连接
DVDD2 10 电源（数字） 2-V–3.6-V 数字电源连接
GND - 接地接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。
GND 1，2，3，4 未使用的引脚连接到GND
P0_0 19 数字I/O 端口0.0
P0_1 18 数字I/O 端口0.1
P0_2 17 数字I/O 端口0.2
P0_3 16 数字I/O 端口0.3
P0_4 15 数字I/O 端口0.4
P0_5 14 数字I/O 端口0.5
P0_6 13 数字I/O 端口0.6
P0_7 12 数字I/O 端口0.7
P1_0 11 数字I/O 端口1.0-20-mA 驱动能力
P1_1 9 数字I/O 端口1.1-20-mA 驱动能力
P1_2 8 数字I/O 端口1.2
P1_3 7 数字I/O 端口1.3
P1_4 6 数字I/O 端口1.4
P1_5 5 数字I/O 端口1.5
P1_6 38 数字I/O 端口1.6
P1_7 37 数字I/O 端口1.7
P2_0 36 数字I/O 端口2.0
P2_1 35 数字I/O 端口2.1
P2_2 34 数字I/O 端口2.2
P2_3 33 数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSC
P2_4 32 数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSC RBIAS 30 模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N 20 数字输入复位，活动到低电平
RF_N 26 RF I/O RX 期间负RF 输入信号到LNA
RF_P 25 RF I/O RX 期间正RF 输入信号到LNA
XOSC_Q1 22 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚1或外部时钟输入XOSC_Q2 23 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚2
4.3、模块说明
CC2530芯片系列中使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA 和CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA 和主SRAM。它还包括一个调试接口和一个18 输入扩展中断单元。
中断控制器总共提供了18 个中断源，分为六个中断组，每个与四个中断优先级之一相关。当设备从活动模式回到空闲模式，任一中断服务请求就被激发。一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）唤醒设备。
内存仲裁器位于系统中心，因为它通过SFR 总线把CPU 和DMA 控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。内存仲裁器有四个内存访问点，每次访问可以映射到三个物理存储器之一：一个8-KB SRAM、闪存存储器和XREG/SFR 寄存器。它负责执行仲裁，并确定同时访问同一个物理存储器之间的顺序。
8-KB SRAM映射到DATA存储空间和部分XDATA存储空间。8-KB SRAM是一个超低功耗的SRAM，即使数字部分掉电（供电模式2 和3）也能保留其内容。这是对于低功耗应用来说很重要的一个功能。
32/64/128/256 KB闪存块为设备提供了内电路可编程的非易失性程序存储器，映射到XDATA 存储空间。除了保存程序代码和常量以外，非易失性存储器允许应用程序保存必须保留的数据，这样设备重启之后可以使用这些数据。使用这个功能，例如可以利用已经保存的网络具体数据，就不需要经过完全启动、网络寻找和加入过程。
4.4、时钟和电源管理
数字内核和外设由一个 1.8-V 低差稳压器供电。它提供了电源管理功能，可以实现使用不同供电模式的长电池寿命的低功耗运行。有五种不同的复位源来复位设备。
4.5、外设
CC2530 包括许多不同的外设，允许应用程序设计者开发先进的应用。
调试接口执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。通过这个调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡器、停止和开始执行用户程序、执行8051 内核提供的指令、设置代码断点，以及内核中全部指令的单步调试。使用这些技术，可以很好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。
设备含有闪存存储器以存储程序代码。闪存存储器可通过用户软件和调试接口编程。闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存存储器。闪存控制器允许页面擦除和4 字节编程。
I/O控制器负责所有通用I/O引脚。CPU可以配置外设模块是否控制某个引脚或它们是否受软件控制，如果是的话，每个引脚配置为一个输入还是输出，是否连接衬垫里的一个上拉或下拉电阻。CPU 中断可以分别在每个引脚上使能。每个连接到I/O 引脚的外设可以在两个不同的I/O 引脚位置之间选择，以确保在不同应用程序中的灵活性。
系统可以使用一个多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存储
空间访问存储器，因此能够访问所有物理存储器。每个通道（触发器、优先级、传输模式、寻址模式、源和目标指针和传输计数）用DMA 描述符在存储器任何地方配置。许多硬件外设（AES 内核、闪存控制器、USART、定时器、ADC 接口）通过使用DMA 控制器在SFR 或XREG 地址和闪存/SRAM 之间进行数据传输，获得高效率操作。定时器1 是一个16 位定时器，具有定时器/PWM 功能。它有一个可编程的分频器，一个16 位周期值，和五个各自可编程的计数器/捕获通道，每个都有一个16 位比较值。每个计数器/捕获通道可以用作一个PWM 输出或捕获输入信号边沿的时序。它还可以配置在IR产生模式，计算定时器3 周期，输出是ANDed，定时器3 的输出是用最小的CPU 互动产生调制的消费型IR 信号。
MAC定时器（定时器2）是专门为支持IEEE 802.15.4 MAC或软件中其他时槽的协议设计。定时器有一个可配置的定时器周期和一个8 位溢出计数器，可以用于保持跟踪已经经过的周期数。一个16 位捕获寄存器也用于记录收到/发送一个帧开始界定符的精确时间，或传输结束的精确时间，还有一个16 位输出比较寄存器可以在具体时间产生不同的选通命令（开始RX，开始TX，等等）到无线模块。定时器3 和定时器4 是8 位定时器，具有定时器/计数器/PWM 功能。它们有一个可编程的分频器，一个8 位的周期值，一个可编程的计数器通道，具有一个8 位的比较值。每个计数器通道可以用作一个PWM 输出。
睡眠定时器是一个超低功耗的定时器，计算32-kHz 晶振或
32-kHz RC 振荡器的周期。睡眠定时器在除了供电模式 3 的所有工作模式下不断运行。这一定时器的典型应用是作为实时计数器，或作为一个唤醒定时器跳出供电模式1 或2。
ADC支持7到12位的分辨率，分别在30 kHz或4 kHz的带宽。DC和音频转换可以使用高达八个输入通道（端口0）。输入可以选择作为单端或差分。参考电压可以是内部电压、AVDD 或是一个单端或差分外部信号。ADC 还有一个温度传感输入通道。ADC 可以自动执行定期抽样或转换通道序列的程序。
随机数发生器使用一个16 位LFSR 来产生伪随机数，这可以被CPU 读取或由选通命令处理器直接使用。例如随机数可以用作产生随机密钥，用于安全。
AES加密/解密内核允许用户使用带有128位密钥的AES算法加密和解密数据。这一内核能够支持IEEE 802.15.4 MAC 安全、ZigBee 网络层和应用层要求的AES 操作。
一个内置的看门狗允许CC2530 在固件挂起的情况下复位自身。当看门狗定时器由软件使能，它必须定期清除；否则，当它超时就复位它就复位设备。或者它可以配置用作一个通用32-kHz 定时器。
USART 0和USART 1每个被配置为一个SPI主/从或一个UART。它们为RX和TX提供了双缓冲，以及硬件流控制，因此非常适合于高吞吐量的全双工应用。每个都有自己的高精度波特率发生器，因此可以使普通定时器空闲出来用作其他用途。
4.6、无线设备
CC2530 具有一个IEEE 802.15.4 兼容无线收发器。RF 内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU 和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。
5、软件设计
在一个 ZigBee 应用系统中，光有硬件是没有用的，还需要与之相匹配的软件程序才能真正的能够使用。无线温度采集系统的软件设计主要包括 ZigBee 节点间的通信程序，协调器节点组网程序。5.1、软件开发环境的选择
ZigBee 协议栈：ZigBee2007
ZigBee2007的开发及下载工具：TI公司的IAR软件
5.2、基于 ZigBee 无线传感器网络的测控系统中协调器设备的软件设计流程如下：
5.3、无线接收串口转发流程图如下：
兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 物联网综合应用实践课程设计 题目：基于物联网的温湿度信息采集系统设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
基于物联网的温湿度信息采集系统设计 摘要 基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee 技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：物联网、信息采集、SHT10、串口通信
正文： (4) 一、前言 (4) 二、基本原理 (5) 2.1 SHT10引脚特性 (5) 2.2 温湿度传感器模块 (8) 2.3 CC2530串口通信原理 (9) 2.4 Zig Bee 简介 (10) 三、系统分析 (16) 四、详细设计 (18) 4.1硬件设计 (18) 4.2 软件设计 (21) 4.3 设计结构图 (21) 4.4 代码 (22) 总结 (33) 参考文献 (34)
正文： 一、前言 物联网系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着物联网技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于物联网的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等物联网传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以物联网技术为基础，结合ZigBee 技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 基本原理： 湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，
家居环境监控系统的设计与实现 发表时间：2018-09-27T18:19:32.543Z 来源：《知识-力量》2018年9月中作者：王思雨郑献焕王幸韦婷婷王小方张博宇[导读] 随着计算机技术的进步和发展，“物联网”成为近些年热门的领域，这也是“互联网+”的必然趋势。在这种大背景下，人们的生活方式也发生了重大的变革，在家居领域来说，人们更加追求智能家居。家居智能化的发展 （桂林电子科技大学大学生创新创业综合实践基地,广西桂林 541004） 此文为2017年区级大学生创业训练项目（201710595280）阶段性研究成果 摘要：随着计算机技术的进步和发展，“物联网”成为近些年热门的领域，这也是“互联网+”的必然趋势。在这种大背景下，人们的生活方式也发生了重大的变革，在家居领域来说，人们更加追求智能家居。家居智能化的发展是今后大的趋势，也是研究和应用的热门领域，这也是为了更加便捷生活、提升生活品质。本文设计了一款家居环境监控系统，能够提供大家所向往的家居可视化。该系统能够及时反馈给你关于家里面的气温，湿度，有没有人，门窗是否锁好等等基本生活信息，该系统的操控可以通过手机、平板来控制。关键词：智能家居；环境监控；设计与实现 引言 智能家居是未来的发展趋势，在起步阶段的智能家居技术只是局限在小的范围内的蓝牙通信、红外线操作等远程操作。目前，新兴的小米、华为等公司声称的智能家居只是在手机里安装类似实体遥控器的红外线来实现对家电的控制，而没有用到局域网来控制家电，从而导致遥控距离不远，灵敏性差等，本质上是换一种形式的遥控器。但是随着网络技术的发展，无线路由器的普及和应用使得智能家居的实现可以基于无线路由技术，这种技术会提供更加稳定和可靠地传输，以及更加广阔的覆盖面积。本文设计的家居环境监控系统基于无线局域网技术，设计里的理念是用手机来操控家里的电器（如电灯照明系统、洗衣机、液晶电视、冰箱、空调等），出门时，打开手机，就可以看见家里的所有电器是何种状态，离开家时，可以通过手机断开总开关或者某些开关（比如冰箱要一直工作等），已达到节能的效果，而不是急急忙忙地找电源插头，如此智能的控制，让生活尽在手中。 一、系统需求分析 （一）市场分析 目前中国富有阶层正在形成，该部分家庭占城市人口的10%，占总人口的3.5%，主要针对这部分人的市场总量为1400万套。中国拥有1亿多的潜在客户，剩余的是十四亿人定为潜意识客户。与此同时，随着我国人口的不断增加和生活水平的整体提高，这一项数据还在不断的发生变化。但事实上，每年在家居方面的支出人均远远不止1000元。本系统设计基于移动技术通过手机对家居环境进行实时可视化监控，并且可以通过ARM平台与手机Android系统进行视频数据的传输和监控。本系统相比于市场上其他的相关产品而言，具有更加方便实用的可操作性，操作简单，容易学习，而且可以实现与智能家居的完美结合。 （二）功能需求分析 本系统在功能需求上以手机为中心，实现对家中家用电器的操控。在功能划分上主要有以下两个部分： 1、手机操作功能： 通过Android操作系统设计手机控制软件，该软件能够对接入到其中的家用电器进行监控。Android控制软件的设计界面设计要求简洁化、友好化、软件上集成对家电的控制面板，已实现完全控制的目的。 2、局域网通信功能： 局域网通信功能要求局域网跟家电的通信，把家用电器接入局域网后通过手机把控制的信息指令与电器进行通信，并通过指令控制家电，家电内部也需要安装相应的接入面板以完成通信功能。 二、系统设计与实现 本系统的设计如下图1所示，通过图1可以看出，手机控制端和家用电器端都通过局域网通信并相互连接起来。在每个家用电器内通过安装相应的控制芯片进行信息的采集和监控。 图1一款家居环境监控系统的设计图 在实现上主要有以下几个方面： 1、开发完成手机软件App，基于目前主流的嵌入式安卓系统，通过制作App或者网页控制界面，界面友好。
用电信息采集系统的设计与实现陈静 摘要：在电力企业的工作当中，电力营销属于重要的组成部分，也是影响电力企业工作效率的关键。传统电力营销当中，大多采取人工用电信息采集，不但耗费大量人工，工作效率也普遍较低，不利于用电服务的提升。近年来，随着人们生活水平不断提升，对用电服务和用电量的需求也越来越大，在这种情况下，电力用户数量增多，需要收集的用电信息也逐渐增加，传统用电信息采集方式已经难以满足用户的需求，因此，为了更好的保证用电服务质量，电力企业应该将更加智能与新型的用电信息采集方式运用其中，提高工作效率。 关键词：用电信息；营销管理；采集系统 随着最近几年科技的不断进步，许多设备以及设施都需要用到电力，导致最近几年电力的消耗呈现出增长的趋势。这样对于用电营销管理工作的工作量急剧的增加，为了适应时代的发展，各种智能设备广泛应用在用电系统当中。这样不但对于用电客户进行比较合理的智能化服务，同时也可以提高营销的工作水平以及服务质量。因此，本文首先对用电信息采集系统进行相关概述，然后探究在电力营销中应用用电信息采集系统的具体策略，以供参考。 1用电信息采集系统概述 用电信息系统主要是指通过一定的方法对用户用电情况进行一个数据层面的采集和分析，具体包括对变压器和终端用户的数据变化进行监控，通过阶段定价的方式，对供电过程中的线路损耗情况以及负载情况进行一个处理和分析，以保证更好的节约用电成本。在电力信息采集系统中，管理者通过收集大量的数据，通过用户电力系统主站电源、传输通道、采集设备电表以及其他的方式为中国的电力用户采集电能。然而目前我国的用电信息采集系统并不是完全覆盖的，还存在着缺口，所获得的数据也是不能够很全面的服务用户。首先，电力系统采用的是电负荷管理系统、运行管理系统和电能采集量采集系统，还可以采用低电压集中抄表系统和电能量收集系统。电力促销策略的定位直接影响到市场的波动，需求越大，市场表现的也越来越繁荣。电力企业为了解决自身存在的问题，需要采用积极的销售策略，建立以市场为导向的销售机制，导入新型的管理模式和管理理念，促使电力企业更好更快的发展。通常来说，低电压抄表系统的负载管制系统重点是收集大量的信息，创新电力营销管理模式是战略问题，首先电力企业应该挑起大梁，从战略层面对电力营销管理进行全面的改革，从提高电力营销管理的方式和水平入手。此外，积极拓宽电力营销管理信息渠道，电力营销要解决滞后于电力市场的问题，尽量做到和电力市场同步发展，并建立健全一套完善的电力营销预算、计划、决策、监督及管理体系，更新电力营销的管理模式，也就是说使用电的指数800kVA和630kVA的商业用电和工业用电。 2在电力营销中应用用电信息采集系统的策略 2.1线损管理 在整个电力系统的管理当中，线损管理能够起到一定的效果。首先对于电力系统数据的采集，该系统能够在第一时间掌握各个用户的用电情况，避免了在不同时间段造成的用电误差。通过对于数据的采集以及具体的分析可以很大程度上满足线损的计算要求，进而可以系统的分析导致线损的根本性原因，找出解决的措施。为以后的改进以及重新建设打下比较好的基础，这样有利于线损在管理当中的自动化以及提升线损的实际的管理效率。 2.2远程抄表中的应用
xx家电控制系统设计说明 一、定义 智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭（ElecctronicHome、E-home）、数字家园（DigitalFamily）、家庭网络（Home Net/Networks for ome）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑 （IntelligentHome/Building），在我国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 二、表述 智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小
智能家居环境监测系统设计与实现 智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输，实现家居电器的智能控制，随着4G网络的快速发展，智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。 一、智能家居环境监测系统总体设计 基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测，其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，三是监测室内各种生活家电的状态等。系统设计中，基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点，通过ARM微处理器实现嵌入式编程，然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。通过该系统，采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。 二、智能家居环境监测系统详细设计 2.1室内环境信息采集功能 通过部署在室内的传感器节点，实现无线传感器网络的室内环境信息采集，以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能，需要将传感器节点进行良好的部署和优化，以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。 2.2 室内环境信息传输功能 传感器节点采集相关的网络信息后，通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点，汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器，以便服务器进行处理。信息传输过程中，为了实现高效数据传输和分发，需要将数据进行压缩和存储，实现传感器网络的聚簇作用，同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载，需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。 2.3 室内环境信息处理功能 数据传输到服务器后，环境监测装置负责处理采集到的数据信息，发现相关的信息超过用户设置的预警值，则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，同时将收集的信息存储到服务器数据库中。逻辑业务处理将数据统计分析和预测结果发送到相关界面，以便用户查看和分析。 三、Zigbee无线传感网络系统硬件设计
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实践教学
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2013 年秋季学期
嵌入式系统课程设计
题
目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计
专业班级：计算机科学与技术（物联网工程方向） 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：
目录
题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 ....... 1 目录 ..................................................... 2 摘要 ..................................................... 3 关键词 ................................................... 3 前言 ..................................................... 3 系统分析及其设计 ......................................... 4
一、基本原理： ..................................... 4 二、系统方案设计 ................................... 5 三、总体设计 ....................................... 7 四、系统测试 ...................................... 32 总结 .................................................... 32 参考文献 ................................................ 33 致谢 .................................................... 34
嵌入式系统课程设计 基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 摘要： 基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠
性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信 前言 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着嵌入式技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以嵌入式技术为基础，结合ZigBee技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 系统分析及其设计 一、基本原理：
湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，在协调器中烧写CoordinatorEB程序。在设备绑定时先启动协调器绑定，后启动终端节点绑定，按键SW1用于设备之间绑定，SW2用于启动匹配描述符请求。 二、系统方案设计 1、系统设计需求 通过对 Zigbee 协议栈的学习与研究，结合嵌入式知识，根据温湿度监测的实际需求，确定出ZigBee 的网络协调器、 终端数据采集节点管理、室内温度、湿度采集系统的设计方案。 学习RS232串口通信原理及其数据包发送原理。最后根据设计 的无线温度采集系统搭建测试平台，测量其网络性能。 2、系统方案设计 方案一： 飞思卡尔公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭载了满足IEEE 802.15.4 标准的射频信号传输与接收的调制解调设备。 这类功能完善的双向 2.4GHz 频段的收发设备能够融合到 ZigBee 技术之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增 强器，压控振荡器，电源供应调节模块，所有频段编码和解码 模块，包括可以转换和控制数据的发送与接收串行外围接口
智能家居控制系统设计方案 摘要：本文研究和设计了一种应用于智能家居环境中的远程自动控制系统方案。它将操作指令由GSM手机经GSM网络传至家中的值守GSM模块，再由该GSM模块通过由单片机控制的红外无线局域网传输红外信息来控制家电动作，完成对信息家电的控制意图，并可将信息家电的信息反馈回来，以便进行下一步的控制。系统安全可靠，性能稳定。同时该系统除用于家庭设备远程自动控制外，也可用于家庭通信、家庭安全防范，共同组建智能家居控制系统。 21世纪是信息化的世纪，各种通信和互联网等技术推动了人类文明的巨大进步。智能家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机)进行远程控制；可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下手机按键或鼠标。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，家内家外(在家内通过无线局域网，在家外通过电信或互联网)都能对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便的控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。 1 智能家居系统控制的工作原理 本系统是基于红外和GSM网络的用于智能家居环境中的一种远程自动控制系统。其工作原理为：用户通过自身的手机发出命令短消息，在家值守的GSM模块接收到命令后发送给主机(单片机)，主机通过对命令的处理，把命令通过红外传输到相应的分机(单片机)上，分机对命令处理后，启动相应设备，完成用户给出的命令并向主机回复应答，主机收到应答后，通过GSM模块发出回复短消息，报告用户完成命令。若在规定的时间内(这里定时60s)主机没有接收到分机的回复信息，即把该操作认为无效，回复操作无效短消息给用户手机，要求用户重新发出命令。若收到的短信息有误，主机便立刻回复用户该操作无效，请求重新发出命令。系统构成如图1所示。 图1 系统构成图 2 硬件设计
无线家居环境监测系统设计 □魏子贺 【摘要】据设计要求本系统以AT89S52单片机为核心，辅以无线传输模块，湿度、温度、亮度与烟雾检测模块，及LCD液晶显示等构成硬件总电路，实现用单片机自动控制能力对室内温度、灯光及烟雾的实时检测及报警功能。监控机通过各个模块反馈的信号，对其进行无线控制温度，室内灯光，风扇运转，降低烟雾浓度，从而满足设计要求。 【关键词】单片机；无线传输模块；检测模块；LCD液晶显示 【作者单位】魏子贺，长春工业大学人文信息学院 一、系统总体设计方案 （一）整体方案介绍。据设计要求本系统以AT89S52单片机为核心，辅以无线传输模块，湿度、温度、亮度与烟雾检测模块，及LCD液晶显示等构成硬件总电路，实现用单片机自动控制能力对室内温度、灯光及烟雾的实时检测及报警功能。监控机通过各个模块反馈的信号，对其进行无线控制温度，室内灯光，风扇运转，降低烟雾浓度，从而满足设计要求。 二、系统方案比较和选择 （一）无线传输模块。方案一：红外线传输被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。主要是用来取代点对点的线缆连接；具有不能穿透障碍物的特性，有效保障了信息的安全与保密；安装方便快捷，成本低。方案二：射频传输方式就是弱信号直接传输，并且抗干扰能力强，调制端需外加220V 交流电源。因此我们选择方案一。 （二）湿度模块。方案一：DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。超快响应、抗干扰能力强、性价比极高。方案二：湿敏电容精度较低，线性度和抗污染性差。因此选择方案一。 （三）温度模块。方案一DS18b20电压范围：3．0 5．5V，在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，精度为?0．5?。可编程的分辨率为9 12位，对应的可分辨温度分别为0．5?、0．25?、0．125?和0．0625?，可实现高精度测温。可以把温度转换为数字，测量结果直接输出数字温度信号，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。方案二：热敏电阻在一些温度范围内线性不好，需要进行冷端补偿或引线补偿；热惯性大，响应时间慢。因此选择方案一。 （四）光照强度模块。方案一：光敏电阻又称光导管是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0．4 0．76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。可使设计光控电路大为简化。方案二：光敏二极管。光敏二极管响应速度快，对宽范围波长的光具有较高的灵敏度，小型轻量以及耐振动冲击，但输出电流较小。因此选择方案一。 （五）烟雾模块。方案一：MQ2高灵敏度，快速响应恢复，能在简单的放大电路下运行检测。方案二：光电烟雾传感器易受光的影响，须在遮光的情况下检测。所以选择方案一。 （六）显示模块。方案一：液晶LCD12864能显示更多的数据，增加显示信息的可读性，看起来更方便。微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易控制。方案二：数码管只能显示简单的数字，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。因此选择方案一。 三、理论分析与计算 （一）温度计算。实现温度的实时显示是由计算温度子程序将RAM中读取的值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从DS18B20读取的二进制数值必须先转换成十进制，才能用于字符显示。因为DS18B20的转换精度为9 12位可选的，为了提高精度采用12位。在采用12位转换精度时，温度寄存器离得值是以0．0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以0．0625，就是实际的十进制温度值。 华氏温度与摄氏温度的转换公式： 摄氏：C=5/9?C（F－32）华氏：F=9/5?+32 （二）湿度的理论分析。DHT11的供电电压为3 5．5V。传感器上电后，会等待一秒以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。测量分辨率为8bit（湿度）。其采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，线读出为零，操作流程如下： 一次完整的数据传输为40bit，高位先出。 数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit · 87 ·
毕业设计（论文）任务书 城南学院自动化（工业自动化）专业班题目室内环境参数监测系统设计 任务起止日期： 2013年 3 月 17 日～ 2013年 6 月 20 日 学生姓名奎文俊学号 201097250207 指导教师王玉凤 教研室主任年月日审查 院长年月日批准
一、毕业设计（论文）任务
注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。 2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。 3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载
二、毕业设计（论文）工作进度计划表 注：1. 此表由指导教师填写； 2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据； 3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。
三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表 注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决定。 2. “组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。 3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议 4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。
四、学生毕业设计（论文）装袋要求： 1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。 (1) 封面 (2) 扉页 (3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目录 (7) 正文 (8) 参考文献 (9) 致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(11) 附件1：开题报告（文献综述） (12) 附件2：译文及原文影印件 2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。 3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。 4.《毕业设计(论文)成绩评定册》一份。 5．论文电子文档[由各学院收集保存]。 学生送交全部文件日期 学生（签名） 指导教师验收（签名）
国家防汛抗旱指挥系统二期工程水情信息采集系统设计要求 水利部水利信息中心 二○一一年七月
审定：辛立勤 审核：吴礼福刘志雨 编写：吴礼福成建国赵凯王金星耿丁蕤孙洪林王爱莉
目录 一、综述 (1) 1.1设计范围和任务 (1) 1.2设计依据 (1) 1.3设计原则 (2) 1.4设计总体要求 (3) 1.5设计控制经费 (4) 二、水文测验设施设备 (5) 2.1设计目标和内容 (5) 2.1.1 设计目标 (5) 2.1.2 设计内容 (6) 2.2技术要求 (7) 2.2.2 雨量观测项目 (7) 2.2.3 水位观测项目 (9) 2.3水文测验关键设备 (11) 2.3.1 雨量、水位观测关键设备 (11) 2.3.2 记录仪器固态存储 (17) 三、水情报汛通信设计 (18) 3.1设计目标和原则 (18) 3.1.1 设计目标 (18) 3.1.2 设计原则 (18) 3.2设计采用的关键技术 (19) 3.3报汛通信网的设计 (19) 3.3.1 结构设计 (20) 3.3.2 功能设计和技术要求 (21) 3.3.3 工作体制和信息传输协议 (24) 3.3.4 通信方式和数据传输方式 (25) 3.3.5 通信信道设计 (25) 3.3.6 几种信道的混合报汛通信网 (36) 3.3.7 已建水文自动测报系统信息的入网 (37) 3.3.8 系统的可靠性 (38) 四、水情分中心系统集成设计 (41)
4.1水情分中心的任务 (41) 4.2水情分中心系统的界面划分 (41) 4.3水情分中心系统集成设计 (41) 4.3.1 系统集成拓扑结构 (41) 4.3.2 系统集成设备配臵 (44)
******************* 实践教学 ******************* ********* *********学院 2013年秋季学期 嵌入式系统课程设计 题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计专业班级：计算机科学与技术（物联网工程方向） 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
目录 题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 (1) 目录 (2) 摘要 (3) 关键词 (3) 前言 (3) 系统分析及其设计 (4) 一、基本原理： (4) 二、系统方案设计 (5) 三、总体设计 (7) 四、系统测试 (32) 总结 (32) 参考文献 (33) 致谢 (34)
基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 摘要 基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信 前言 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严
基于OneNET云平台的室内环境监测系统设计概述 摘要鉴于传统的室内环境监测系统，一般采用布置有线电缆的方式，存在布线麻烦、抗干扰能力差等缺点，设计了一种基于物联网云平台的室内环境监测系统；该系统利用STM32F103C8T6芯片控制相应传感器对室内温湿度、烟雾浓度、空气质量等环境参数进行实時采集；用户可通过物联网OneNET云平台完成对室内环境的监测，当室内发生异常时，用户也可及时收到报警短信。实验证明：该系统具有安全可靠、操作简单的优点，具有较高的实用性与广泛的应用前景。 关键词物联网；室内环境监测；OneNET；STM32F103C8T6 前言 现今室内环境的问题给人们的生活带来了诸多的困扰，如：室内装修材料挥发出来的有害气体浓度超标以及室内空气质量不佳等问题；它与人们的生活质量息息相关，甚至威胁到人们的生命与财产安全。目前我国的室内环境监测主要运用无线监测网络，如：ZigBee无线监测网络；王铭明[1]等通过组建ZigBee网络，利用终端节点对室内温湿度、甲醛浓度等环境参数进行实时采集与监测，并将各个参数上传至Web网页，以此方便用户查看。然而国外则研究环境监测仪，如：美国ESC公司研制的Z/ZDL系列手持式气体检测仪等。综上所述，从国内外的室内环境监测发展来看，国内主要运用ZigBee技术，但通过ZigBee技术进行无线传感网络的组建比较复杂、成本较高，而国外研制的监测仪价格都比较昂贵，适用于专业测试机构。针对上述现状，提出了设计本系统，旨在提供更方便、更安全、更经济的环境监测方案给用户。 1 系统硬件设计 本系统的硬件结构框主要由各个传感器模块、STM32主控芯片、物联网联网模块、短信报警模块4个部分组成。本系统的传感器模块选用了DHT11温湿度、MQ-2烟雾和MQ-135空气质量传感器；主控芯片选用了STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是一款基于ARM内核的32位MCU，属于Cortex-M3内核，供电电压仅需2V～3.6V，功耗只有0.19mv/MHZ，因此该内核具有高性能、低成本、低功耗的特点。物联网联网模块由W5500以太网控制器模块及无线路由器组成，其中W5500集成了TCP/IP协议栈，支持高速标准4线SPI接口与主机通信，内嵌8个独立硬件Socket可以进行8路独立通信，工程师只需进行简单的Socket编程和少量的寄存器操作即可方便地进行嵌入式以太网上层应用开发。短信报警模块为UNV-SIM800模块；模块板载了SIMCOM公司的工业级四频/双频GSM/GPRS模块，可以低功耗实现语音、SMS（短信）、彩信、数据传输等功能；支持移动、联通2/3/4G卡，具有性能稳定、外观精巧、性价比高的特点[2]。 2 系统软件设计
毕业设计（论文）课题基于物联网技术的数据采集终端的设计学院电子信息工程学院 专业（方向）应用电子技术 班级电子112 学号 7 姓名尹露露 完成日期2013-11 指导教师束慧
基于物联网技术的数据采集终端的设计 摘要 目前，数据采集一直是工业控制设备的主要组成部分，设计高精度的AD采集终端，对系统的性能很重要，目前随着物联网技术的不断发展，为现场信号采集和传输提供了一种新的方法，本课题在于探索和研究一种基于物联网技术的数据采集终端。本系统由单片机控制模块、AD采集模块、液晶显示模块、时钟模块、温度模块、无线通讯模块等组成，可实现现场数据的实时准确采集。 关键词：物联网技术，高精度，数据采集，通讯 Abstract At present,?the data acquisition?is the main?part of?industrial control equipment. The performance of AD?acquisition terminal?design of high precision?for the system?is very important. At present,?with the?continuous development of?the Internet of things technology. It provides a?new?method for?data acquisition?and transmission. This paper?is to explore?and study?a?IOT based?data acquisition terminal. The system is composed of MCU control module,?AD?data acquisition module, LCD module,?clock module,?temperature?module,?wireless?communication module. It can realize accurate?real-time?field data. Keywords: Internet of things technology, High precision, Data acquisition, Communication
环境安全数据采集系统设计 1系统硬件设计 本系统硬件由控制模块、以太网模块，传感器模块，辅助模块及电源模块组成。其硬件结构框图如下图1所示。 1.1控制模块STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟，温飘较小，时钟频率宽范围可设置，可彻底声调外部昂贵的晶振和外部复位电路。现STC15系列单片机采用超高速CPU内核，在相同的时钟频率下，速度又比STC早期的1T系列单片机的速度快20％。 1.2以太网模块W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。W5100内部集成有16KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。 1.3传感器模块本系统使用了温湿度传感器DHT-11、烟雾传感器MQ-2以及火焰传感器实现了对环境安全的有效监测。 1.3.1火焰传感器火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中。 1.3.2烟雾传感器MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200~300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，
室内环境监测系统/校园环境监测系统 WIFI/GPRS网络 GPRS网络通信 433M无线组网 覆盖2公里范围 沃众实业室内环境监测系统，主要是基于433M无线通讯组网，通过查询方式将监测数据汇总到GPRS 数据模块，再由GPRS数据模块将数据转发至云平台﹑无线大屏幕以及其它显示终端。室内环境监测系统主要包括：1.监测终端﹑2.GPRS数据模块﹑3.无线大屏幕﹑4.云服务平台﹑5.手机APP﹑6控制终端。其中监测终端用于采集传感器数据，通过433M无线网络将数据上传至GPRS数据模块，GPRS 数据模块负责与监测终端﹑无线大屏﹑云服务平台通讯，是数据的转接中心。APP客户端可以查看监控数据，也可以远程控制设备，比如控制室内空气净化设备。
无线大屏实时监测身边空气质量，给您直观感受 高灵敏、多监测项、小型环境监测终端。体积小、重量轻、设计简洁、安装方便 ① 室内环境监测产品选型
【产品型号】U-MINI100-C0 【测量对象】【标配项】：温湿度【选配项】：PM2.5、 二氧化碳、甲醛、VOC、氧气等 【测量范围及精度】详情见以下技术参数 【应用领域】办公楼、会议中心、校园教室、医院、住宅、 酒店、博物馆、图书馆、售楼处、展会馆、电影院等 1、技术可靠；采用先进的微处理器技术，响应速度快，测量精度高，稳定可靠。 2、外接多媒体显示；可直连LED屏幕，直观显示气体浓度、类型等。 3、在线监测和远程控制；可以在线查看、查询、获取各种模拟设备和开关的最新数据、状况。 4、报警处理；断线报警、超标报警和异常情况报警。 5、短信服务；可以把监测点的数据发送到指定的手机。 6、查询统计；多种条件查询和查询分类、排序、统计、平均值等分析处理功能。 7、分析报表；以表格的方式输出，通过曲线、柱状和饼状等图形直观的显示。 8、数据传输；支持WIFI、RJ45网络、RS485总线等多种数据传输方式。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/5610002580.html, 用电信息采集系统的设计与实现 作者：朴香泉王绍宇卢雪菲 来源：《名城绘》2019年第06期 摘要：近年来，电力企业为了适应时代的发展要求，逐渐朝向智能化方面发展，因此对于用户的用电信息采集系统有了更高的要求。随着市场竞争日益激烈，对于电力系统的营销服务有了更高的要求。为了更好的服务于电力用户，需要加强用电信息采集系统的设计与实现，保证电力企业更加稳定、和谐的发展。本文主要分析探讨了用电信息采集系统的设计与实现，以供参阅。 关键词：用电信息采集系统；设计；实现 1电力用电信息采集用统的基本内涵 所谓用电信息采集系统，主要指的是在电力系统运行的过程中，用户用电会产生多种信息，用户信息采集系统的功能在于采集这些信息并对其进行分析，从而实现对电力系统的实时监控，以保证电力用户的用电信息得以自动的采集，对其中存在的异常进行计算分析，从而对电能的质量进行监测，达到用电管理的目的。由此可见，用电信息采集系统才能够对电网发布的信息以及分布式的能源进行有效的监督控制，实现智能化的用电设备信息交流。和传统的电力信息系统相比，用电信息采集系统有着多方面的特点，具体如下：（1）全覆盖。用户用电信息系统的全覆盖主要指的是用电信息采集系统能够全面的覆盖全部的电力用户，能够覆盖所有的公用配变考核计量点。（2）全采集。用户用电信息系统的全采集主要指的是该系统属于大型的数据采集系统，其在电力用电的过程中能够对用户的电力计量装置进行实时监测，并对用户用电过程中产生的信息进行自动的采集。（3）全费控。用户用电信息系统的全费控主要指的是该系统能够对用户的用电信息进行不间断的采集，对用户的剩余电费额度进行计算并反馈给用户，同时若剩余电费额度不足其会自动向用户提示，一旦剩余电费比设定的额度小则会自行跳闸进行控制，以确保电力系统的用电预付费。 2用电信息采集系统设计 2.1物理构架设计 （1）用电信息系统从物理角度上思虑，能根据部属位置的不同直接分为主站、通信信道、采集设备这三个重要部分，其中系统主站建议进行单独的组网，用以隔离其他的公网信道，使系统的安全性更佳。（2）主站网络的物理结构主要构成要素分为数据库服务器、磁盘阵列、应用服务器这几个主要的设备构成要素。（3）用电采集系统在采集硬件设计内容的时候，需要遵循以下的原则：首先，应具有可集成性。只有遵循集成才能有更好的发展思路，也能在综合考虑到硬件资源的前提下，在现有资源集成的前提下做好硬件设计；其次，可扩展