基于pc機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于PC機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子信息工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b><

3、/p><p>　　隨著社會的發(fā)展，人們對于環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高。因而人們設(shè)計了一些環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，對生活有很大的影響和幫助。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計一個基于PC機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。通過采集周邊環(huán)境的溫度、光照強(qiáng)度、聲音以及濕度等一些環(huán)境因素，并且進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，通過單片機(jī)的簡單處理和與PC機(jī)的串口通信，從而在PC機(jī)顯示器上直觀的顯示環(huán)境參數(shù)和一些統(tǒng)計分析。本系統(tǒng)采用STC12C5410AD

4、單片機(jī)作為核心芯片，通過不同的傳感器結(jié)合硬件電路來實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、噪聲、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)的檢測。整個系統(tǒng)通過串口通信來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的通信。在PC機(jī)中利用VB軟件編寫串口通信程序和顯示界面，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對一些環(huán)境因素的處理和顯示。</p><p>　　通過該研究設(shè)計的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，人們能對周邊生活環(huán)境進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控。并且本設(shè)計研究的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具有成本低，實(shí)用性高的特點(diǎn)。</p><p

5、>　　關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)控；信號轉(zhuǎn)換；PC機(jī)顯示處理</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of society, people for environmental quality demand more and more. So people design some of the env

6、ironmental monitoring system for life, have great influence and help.</p><p>　　This system design a PC environment monitoring system.Through collecting the temperature of the surrounding environment, light i

7、ntensity, sounds and humidity, and some environmental factors by MCU, signal conversion simple processing and with a PC, thus of serial communication in PC display intuitive display parameter-setting and some statistical

8、 analysis.The system USES the STC12C5410AD microcontroller as the core chip, through different sensors combined with hardware circuit to achieve the tem</p><p>　　Through the study of environmental monitoring

9、 system design, can people living environment for peripheral real-time monitoring. And this design research environment monitoring system has low cost, practical high characteristic.</p><p>　　Key Words: Envi

10、ronment monitoring; Signal conversion;PC display management</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　引言1</b></p><p><b>　　2　總體設(shè)計2</b></p><p

11、><b>　　3　硬件設(shè)計3</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)主控電路設(shè)計3</p><p>　　3.1.1串口通信電路6</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集部分電路8</p><p>　　3.2.1 聲音采集部分電路8</p><p>　　3.2.2 溫度采集部分電

12、路9</p><p>　　3.2.3 電壓采集電路11</p><p>　　3.2.4 光照強(qiáng)度檢測電路12</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計14</b></p><p>　　4.1 總體程序14</p><p>　　4.2 AD采集部分15</p><

13、p>　　4.2.1 AD初始化程序16</p><p>　　4.2.2 串口初始化17</p><p>　　4.3 PC上位機(jī)軟件18</p><p>　　5　制作和調(diào)試23</p><p><b>　　6　結(jié)論24</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。<

14、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖26</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計作品說明書27</p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　在人類社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時,我們的生存環(huán)境卻由于遭受過度地

15、破壞而日益惡化,保護(hù)環(huán)境已成為人類共同關(guān)心的話題。近年來,隨著計算機(jī)技術(shù)、Internet通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)開始在環(huán)境保護(hù)中被廣泛應(yīng)用。可靠的環(huán)境污染源監(jiān)控系統(tǒng)是政府部門從源頭遏止污染的有效手段,是生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的可靠保障。</p><p>　　環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控目標(biāo)具有多樣性。</p><p>　　伴隨著社會經(jīng)濟(jì)以及科技的發(fā)展，人們對于自身的健康問題越來越注重了，

16、現(xiàn)在就具有了城市人口往鄉(xiāng)鎮(zhèn)轉(zhuǎn)向的現(xiàn)況。由于城市工業(yè)的發(fā)展，特別是重工業(yè)，同時導(dǎo)致了環(huán)境污染的嚴(yán)重性，以至于人們長期處于污染嚴(yán)重的環(huán)境下會引發(fā)各類疾病，對人體的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。</p><p>　　環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究設(shè)計對于現(xiàn)今社會的發(fā)展是不可缺少的，而且必須進(jìn)行，而隨著社會的不斷發(fā)展，不斷進(jìn)步，人們就更不可缺少關(guān)于環(huán)境監(jiān)控方面的設(shè)備及理論知識的應(yīng)用。</p><p>　　本文提出了一

17、種多路環(huán)境檢測系統(tǒng)的設(shè)計方法，通過單片機(jī)結(jié)合PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)多路信號的采集、處理和顯示。通過對設(shè)計的實(shí)踐制作調(diào)試和驗證，效果良好，具有一定的實(shí)用性，并且有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　2　總體設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)包括STC12C5410AD單片機(jī)，聲音采集模塊，溫度采集模塊，光照采集模塊，電壓采集模塊，PC機(jī)等，如圖2-1所示。該系統(tǒng)主要

18、實(shí)現(xiàn)將環(huán)境溫度、聲音、光照等因素通過單片機(jī)的處理在PC機(jī)上顯示出數(shù)字信息，從而判斷環(huán)境的變化。其中單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)的功能是將由采集模塊采集到的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且通過串口通信和PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以便于在PC機(jī)顯示面上可以直觀的顯示測量數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖2-1 總體設(shè)計圖</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計</b></p&g

19、t;<p>　　本系統(tǒng)硬件主要有五大模塊組成：主控部分、數(shù)據(jù)采集部分、串口通信部分、按鍵控制部分和電源部分。</p><p>　　3.1 單片機(jī)主控電路設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)主要是采用單片機(jī)作為主控芯片，結(jié)合外部硬件電路來實(shí)現(xiàn)總體的功能。市面上微處理器種類很多，常用單片機(jī)有PIC單片機(jī)、AVR單片機(jī)、51單片機(jī)、MPS430單片機(jī)還有很多臺系的單片機(jī)等；還有FPGA

20、、DSP、ARM處理器等。在本設(shè)計中，我們采用單片機(jī)足以滿足控制要求。</p><p>　　首先AVR單片機(jī)功能比較多，具體為：具備1MIPS / MHz的高速運(yùn)行處理能力；具有32個通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進(jìn)行處理造成的瓶頸現(xiàn)象；快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標(biāo)代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號FLASH非常大，特別適用于使用高級語言進(jìn)行開發(fā)；作輸出時與PIC的HI/

21、LOW相同，可輸出40mA（單一輸出），作輸入時可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA-20mA灌電流的能力；片內(nèi)集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動復(fù)位、看門狗、啟動延時等功能，外圍電路更加簡單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠[1]。</p><p>　　其次PIC單片機(jī)抗干擾性能比較好。PIC的特點(diǎn)是：不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求；精簡指令使

22、其執(zhí)行效率大為提高；采用PIC的低價OTP型芯片，可使單片機(jī)在其應(yīng)用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市； PIC有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境；其引腳具有防瞬態(tài)能力,通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與繼電器控制電路相連,無須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來極大方便；徹底的保密性；睡眠和低功耗模式。</p><p>　　臺灣系列的單片機(jī)主要有義隆單片機(jī)、合泰單片機(jī)，其性價比很高，但是主要是OTP類型的，一次性編程的。所以在不熟悉

23、單片機(jī)程序的情況下不是很方便進(jìn)行程序調(diào)試。</p><p>　　而ARM有很多種類型，該款單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)大致為處理速度很快。其特點(diǎn)可具體為：所需的內(nèi)存容量要求非常??；并且ARM單片機(jī)由于集成了類似于ICE的CPU內(nèi)核調(diào)試技術(shù)，所以ARM的原型設(shè)計、系統(tǒng)芯片的調(diào)試得到了極大的簡化；ARM的市場價格很低，使用時所消耗的能源少，并且是進(jìn)行封閉式包裝的常規(guī)系統(tǒng)的微處理器；</p><p>　　通過以

24、上一些微處理器功能及特點(diǎn)，結(jié)合大學(xué)里課程的按安排和對單片機(jī)的熟悉程序來定，本系統(tǒng)采用了51核的單片機(jī)，具體型號是STC12C5410AD單片機(jī)，因為性價比高，速度功能滿足設(shè)計要求，而且有內(nèi)部10位的AD，省去了外部AD采集電路，而且編程容易上手。</p><p>　　STC12C5410系列單片機(jī)是高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，是單時鐘/機(jī)器周期（1T）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位

25、電路，全新的流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路如下圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 單片機(jī)主控電路圖</p><p>　　主控部分有STC12C5410AD單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路等組成。其中STC12C5410AD單片機(jī)時采用28腳的，圖3-2為STC12C5410AD單片機(jī)管腳圖。</p><p>　　圖3-2 STC12C5410A

26、D管腳圖</p><p>　　以下簡單介紹下此款單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)。</p><p>　　STC12C5410系列單片機(jī)是高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，是單時鐘/機(jī)器周期（1T）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，全新的流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu)[2]。</p><p>　　STC12C5410AD單片機(jī)在電壓為5.5V‐3.4V時進(jìn)行工

27、作，該單片機(jī)的工作頻率范圍為0‐35MHz；STC12C5410AD單片機(jī)應(yīng)用程序空間12K/10K/8K/6K/4K/2K字節(jié)，STC12C5410AD單片機(jī)通過I/O口（27/23個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏。STC12C5410AD單片機(jī)ISP（在系統(tǒng)可編程）/ASP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器可通過串口（P3.0/P3.1）

28、直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片[2]。</p><p>　　STC12C5410AD單片機(jī)通用異步串行口（UART），SPI同步通信口，主模式/從模式。工作溫度范圍：0‐75℃/-40‐+85℃[2]。</p><p>　　STC12C5410AD單片機(jī)中包含中央處理器、程序存儲器（Flash）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、EEPROM、定時/計數(shù)器、I/O接口、UART接口和中斷系統(tǒng)、SP

29、I接口、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、PWM（或捕捉/比較單元）以及硬件看門狗、電源監(jiān)控、片內(nèi)RC振蕩器等模塊?？梢哉fSTC12C5410AD單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)（SOC），可以很容易地構(gòu)成典型的測控系統(tǒng)[2]。</p><p>　　3.1.1串口通信電路</p><p>　　環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是需要由采集模塊采集環(huán)境中存在的環(huán)境因素，并且經(jīng)過單片機(jī)主控

30、部分進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換和簡單處理，然后通過串口將轉(zhuǎn)換成的電信號傳送到電腦PC機(jī)上，進(jìn)行顯示和處理。所以本系統(tǒng)中需要用到串口通信電路，具體如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 串口通信部分電路</p><p>　　其中串口采用的是公頭，由于電腦上也是公頭，所以采用連個母頭的數(shù)據(jù)線來進(jìn)行連接。其中MAX232是電平轉(zhuǎn)換芯片，其中外圍的幾個電容是數(shù)據(jù)手冊上的電路匹配電容。</p&g

31、t;<p>　　電腦跟單片機(jī)是通過RS232串口進(jìn)行連接的 ，其中RS232接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)，

32、出現(xiàn)了代替DB25的DB9接口，現(xiàn)在都把RS232接口叫做DB9[3]。</p><p>　　RS-232是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：（1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹51CPLD開發(fā)板”中，綜

33、合程序波特率只能采用19200，也是這個原因。（3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在15米左右[3]。</p><p>　　串口通信電路的主要功能是轉(zhuǎn)換單電源電平，該功能的完成需要通過MAX232芯片來完成，其中MAX232芯片的主要結(jié)構(gòu)及其芯片引腳圖如下：</p>

34、;<p>　　圖3-4 MAX232芯片</p><p>　　MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電[4]。</p><p>　　第一部分是電荷泵電路。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232

35、數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電[4]。</p><p>　　MAX232芯片符合所有的RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，MAX232芯片只需要單一 +5V電源供電，MAX232芯片片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V- 4、功耗低，典型供電電流

36、5mA，MAX232芯片內(nèi)部集成2個RS-232C驅(qū)動器，MAX232芯片內(nèi)部集成兩個RS-232C接收器[4]。</p><p>　　本系統(tǒng)研究設(shè)計的串口使用的波特率是115200N8位。下面簡單說明下關(guān)于波特率的概念：波特率是指數(shù)據(jù)信號對載波的調(diào)制速率，它用單位時間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)來表示，其單位是波特（Baud）。</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集部分電路</p>

37、;<p>　　本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分電路主要有聲音采集部分電路、電壓采集部分電路、溫度采集部分電路、光照采集部分電路等。</p><p>　　3.2.1 聲音采集部分電路</p><p>　　聲音采集部分主要功能是將環(huán)境中的聲音信號進(jìn)行采集，并且通過電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將聲音變化轉(zhuǎn)換成電信號。如圖3-5為聲音采集部分電路。</p><p>　　圖3-5 聲音

38、采集部分電路</p><p>　　聲音采集部分電路主要通過駐極體的功能實(shí)現(xiàn)。如圖3-6為駐極體實(shí)物圖。</p><p>　　圖3-6 駐極體話筒實(shí)物圖</p><p>　　下面對駐極體進(jìn)行簡單的介紹。</p><p>　　駐極體話筒的優(yōu)點(diǎn)是體積比較小，而且它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很簡單，市場的價格教低。駐極體話筒屬于最常用的電容話筒。其大部分的駐極體話

39、筒用于盒式錄音機(jī)、話筒及聲音控制等電路中。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。</p><p>　　3.2.2 溫度采集部分電路</p><p>　　溫度采集部分電路的功能是將環(huán)境中的溫度參數(shù)進(jìn)行采集，并通過轉(zhuǎn)換，將溫度變化轉(zhuǎn)化成電信號的變化。如圖3-7為溫度采集部分電路圖。</p>&

40、lt;p>　　圖3-7 溫度采集部分電路</p><p>　　本設(shè)計溫度檢測采用熱敏電阻進(jìn)行溫度參數(shù)采集，并且轉(zhuǎn)換為模擬信號，進(jìn)入單片機(jī)AD2采集處理。</p><p>　　由溫度采集部分電路得到一個相關(guān)電壓公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　當(dāng)溫度為0°C時，為

41、2.5。</p><p>　　當(dāng)溫度為20°C時，為2.4。</p><p>　　下面簡單介紹和說明下關(guān)于STC12C5410AD單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　STC12C5410AD系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口（P1.7-P1.0），有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到100KHz（10萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，

42、可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需作為A/D使用的口可繼續(xù)作為I/O口使用。</p><p>　　熱敏電阻是溫度采集模塊的不可缺少部分，本系統(tǒng)的熱名電阻采用pt100，下面是一些關(guān)于pt100的適用特性和應(yīng)用。</p><p>　　pt100是鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而

43、改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。如表3-1為pt100分度表。</p><p>　　表3-1 pt100分度表</p><p>　　3.2.3 電壓采集電路</p><p>　　圖3-8 電壓采集部分

44、電路圖</p><p>　　通過R11 R12實(shí)現(xiàn)正負(fù)5V之間的電壓的輸出檢測，再進(jìn)入AD1采集電壓</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　通過該公式可以計算出該電壓采集電路的所得輸出電壓。</p><

45、p>　　如當(dāng)輸入電壓為5V時，P1.1的電壓為0；</p><p>　　當(dāng)輸入電壓為-5V時，P1.1的電壓為10V；</p><p>　　當(dāng)輸入電壓為0V時，P1.1的電壓為5V。</p><p>　　之所以需要這樣的電路呢，因為單片機(jī)內(nèi)部AD輸入電壓不能是負(fù)電壓，不能超過VCC。（芯片手冊里有介紹）</p><p>　　3.2.4

46、 光照強(qiáng)度檢測電路</p><p>　　圖3-9 光照強(qiáng)度檢測電路圖</p><p>　　光照強(qiáng)度檢測能采集環(huán)境中的光照，并通過轉(zhuǎn)換成電信號通過串口在PC機(jī)上顯示且處理。如圖3-9是光照強(qiáng)度檢測電路圖。</p><p>　　光照強(qiáng)度檢測電路中的功能實(shí)現(xiàn)需要由光敏電阻等來完成。</p><p>　　包括R6是光敏電阻。光敏電阻是用半導(dǎo)體光電效

47、應(yīng)的電阻值與入射光強(qiáng)度變化電阻器;入射光強(qiáng)度減小阻力、電阻微弱增加入射光。光線是常用的感光電阻測量、光控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換成電的變化)。常見的光敏電阻硫化鎘光敏電阻器,它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻(電阻與入射光強(qiáng)度的光學(xué))的變化,在黑暗的條件下,其電阻(深色阻力)可達(dá)1 ~ 10兆哦,當(dāng)光條件(100LX),它的電阻(耐光),只有成百上千的歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的響

48、應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。</p><p>　　經(jīng)過R2和R6分壓后，輸出模擬電壓信號給單片機(jī)AD4，再進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理。</p><p>　　圖3-10 電壓信號采集電路圖</p><p>　　0-5V電壓信號的采集，進(jìn)入單片機(jī)AD0口進(jìn)行處理</p>

49、;<p><b>　　4　軟件設(shè)計</b></p><p>　　本設(shè)計采用的是KEIL編譯軟件，下面簡單介紹下該軟件說明及其優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　凱爾凱爾軟件公司視頻產(chǎn)品51系列單片機(jī)C語言兼容的軟件開發(fā)系統(tǒng),相比之下,裝配,C語言在功能、結(jié)構(gòu)、可讀性、可維護(hù)性方面具有明顯優(yōu)勢,從而容易使用。KEIL編譯軟件可以生成目標(biāo)代碼視頻效率很高,大多數(shù)報表

50、生成的匯編代碼非常簡潔,易于理解。大型軟件的發(fā)展中更能體現(xiàn)一個高級語言的優(yōu)勢的時候。</p><p><b>　　4.1 總體程序</b></p><p>　　圖4-1 總體設(shè)計流程圖</p><p>　　點(diǎn)擊控制按鍵開始，由電源供電進(jìn)行主控部分的STC12C5410AD單片機(jī)程序初始化，然后通過采集電路進(jìn)行對環(huán)境因素的采集并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然

51、后將轉(zhuǎn)換好的電信號通過串口進(jìn)行傳輸?shù)絇C機(jī)上，最后在PC機(jī)顯示桌面上通過VB軟件進(jìn)行實(shí)時調(diào)控及數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　4.2 AD采集部分</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖4-2 AD采集部分程序流程圖</p>

52、;<p>　　大致流程為：首先通過控制按鍵進(jìn)行對主控部分的STC12C5410AD單片機(jī)程序進(jìn)行初始化，接著系統(tǒng)選擇AD采集通道進(jìn)行不同環(huán)境參數(shù)的采集并處理，</p><p>　　然后保存處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行串口傳輸。 </p><p>　　4.2.1 AD初始化程序</p><p>　　/*ST

53、C12C5410AD的AD初始化程序*/</p><p>　　// ADC_CONTR=[ADC_POWER] [SPEED1] [SPEED0] [ADC_FLAG] [ADC_START] [CHS2] [CHS1][CHS0]</p><p>　　// ADC_DATA 高8位 ADC_LOW2 //低2位</p><p>　　void STC12C541

54、0AD_int(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ADC_CONTR=0x80 ; //開轉(zhuǎn)換電源設(shè)置轉(zhuǎn)換速度為1080個時鐘周期轉(zhuǎn)換一次，選擇AD0通道</p><p>　　Delay1ms(20); //稍做延時，大于1ms就可以</p><p>　　/*I/O口作為

55、AD使用，設(shè)置漏極開路模式*/ </p><p><b>　　P1M0=1;</b></p><p><b>　　P1M1=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　AD采集轉(zhuǎn)換程序</b></p>&

56、lt;p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ADC_CONTR|=0x08; //開始AD轉(zhuǎn)換(ADC_START=1)</p><p>　　//ADC_CONTR|=0x01; //選擇AD1通道， <

57、;/p><p>　　//ADC_CONTR|=0x02; //選擇AD2通道 </p><p>　　while(!(ADC_CONTR & 0x10));//判斷AD是否轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p>　　ADC_CONTR&=0xef;//轉(zhuǎn)換結(jié)束后標(biāo)志位ADC_FLAG清零</p><p>　　//AD采

58、集進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化</p><p>　　ad_temp=ADC_LOW2;</p><p>　　ad_temp=ad_temp+ ((uint)ADC_DATA)<<2;</p><p>　　f=(4.961*ad_temp)/1024;</p><p>　　//通過串口打印AD采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)</p>

59、<p>　　printf("%.3f ",f); //串口傳輸AD采集數(shù)據(jù)</p><p>　　Delay1ms(5000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.2.2 串口初始化</p><p>　　圖4-3 串口初始化流程圖</p>

60、<p>　　串口初始化的大致流程為：由按鍵控制打開電源，使串口內(nèi)部程序初始化，然后通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)給主控芯片，接著接收主控芯片的AD數(shù)據(jù)，然后將接收的AD數(shù)據(jù)發(fā)送出去。</p><p><b>　　串口初始化程序</b></p><p>　　/* 串口通信初始化設(shè)置 */</p><p>　　void init_rs232(void

61、)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AUXR=74; //設(shè)置波特率是普通51的12倍 ，允許AD中斷</p><p>　　SCON=0x50;</p><p>　　PCON=0x00;</p><p>　　TH1=0xFA; //波特率 115200

62、 </p><p><b>　　TL1=0XFA;</b></p><p>　　TMOD=0X20;</p><p>　　TR1=1; </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　串口發(fā)送部分程序</b></p&g

63、t;<p>　　init_rs232(); //串口初始化</p><p><b>　　TI=1;</b></p><p>　　printf("串口初始化成功\n\n");</p><p>　　Delay1ms(5000);</p><p>　　printf("%.3f

64、",f); //串口傳輸AD采集數(shù)據(jù)</p><p>　　4.3 PC上位機(jī)軟件</p><p>　　PC機(jī)上將進(jìn)行顯示處理的的軟件程序采用VB來進(jìn)行軟件的編寫，首先簡單介紹下VB，并給出了VB運(yùn)行環(huán)境界面圖，圖4-4為VB運(yùn)行環(huán)境界面圖。</p><p>　　Vb的視覺基本的簡稱,是由微軟在1991年開發(fā)的一種視覺的、面向?qū)ο蟮姆绞揭约笆褂檬录?qū)動

65、的結(jié)構(gòu)化的高級編程語言,可以用來開發(fā)各種Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序。它是簡單的學(xué)習(xí),效率高,功能強(qiáng)大的專業(yè)開發(fā)工具與Windows SDK相媲美。在視覺的基本環(huán)境,采用事件驅(qū)動編程機(jī)制、新穎的易于使用的可視化設(shè)計工具,使用視窗內(nèi)廣泛應(yīng)用編程接口(API)功能,DLL(DLL)、客體(OLE)聯(lián)系在一起的,嵌入打開數(shù)據(jù)連接(ODBC)技術(shù),可以有效地和迅速發(fā)展的Windows環(huán)境下強(qiáng)大,圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。</p>

66、<p>　　圖4-4 VB運(yùn)行環(huán)境界面圖</p><p><b>　　程序代碼編寫圖如下</b></p><p>　　圖4-5 程序代碼編寫圖</p><p>　　VB編寫好的軟件界面如下所示</p><p>　　圖4-6 VB編寫好的軟件界面圖</p><p>　　VB串口配

67、置部分程序</p><p>　　Private Sub Command8_Click()</p><p>　　Command8.Visible = False</p><p>　　Command6.Visible = True</p><p>　　If MSComm1.PortOpen = False Then</p><

68、p>　　MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" '9600波特率，無校驗，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位</p><p>　　MSComm1.PortOpen = True '打開串口</p><p><b>　　End If</b></p><p>　　If MSC

69、omm1.PortOpen = False Then</p><p>　　Label3.Caption = "狀態(tài)：連接失?。?quot;</p><p>　　Command2.Enabled = False</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　Label3.Caption = &

70、quot;狀態(tài)：連接成功！"</p><p>　　Command2.Enabled = True</p><p><b>　　End If</b></p><p>　　MSComm1.OutBufferCount = 0 '清空發(fā)送緩沖區(qū)</p><p>　　MSComm1.InBufferCount

71、 = 0 '清空接收緩沖區(qū)</p><p>　　Shape1.BackColor = &HFF&</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　初始化配置程序</b></p><p>　　Private Sub Form_Load()&l

72、t;/p><p>　　Unload Form2</p><p>　　CommonDialog1.Filter = "所有文件|*.*|txt文件|*.txt|bmp文件|*.bmp|gif文件|*.gif"</p><p>　　CommonDialog1.DefaultExt = "txt"</p><p>

73、;　　MSComm1.RThreshold = 0 '開始時候不產(chǎn)生ONComm事件</p><p>　　'MSComm1.PortOpen = True</p><p>　　If MSComm1.PortOpen = False Then</p><p>　　Label3.Caption = "狀態(tài)：未連接！"</p>

74、;<p>　　Command2.Enabled = False</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　Label3.Caption = "狀態(tài)：連接成功！"</p><p>　　Command2.Enabled = True</p><p><b>

75、　　End If</b></p><p>　　Combo1.AddItem "COM1"</p><p>　　Combo1.AddItem "COM2"</p><p>　　Combo1.AddItem "COM3"</p><p>　　Combo1.AddItem &q

76、uot;COM4"</p><p>　　Combo2.AddItem "110"</p><p>　　Combo2.AddItem "300"</p><p>　　Combo2.AddItem "600"</p><p>　　Combo2.AddItem "120

77、0"</p><p>　　Combo2.AddItem "4800"</p><p>　　Combo2.AddItem "9600"</p><p>　　Combo2.AddItem "14400"</p><p>　　Combo2.AddItem "19200&

78、quot;</p><p>　　Combo2.AddItem "28800"</p><p>　　Combo2.AddItem "38400"</p><p>　　Combo2.AddItem "56000"</p><p>　　Combo2.AddItem "128000

79、"</p><p>　　Combo2.AddItem "256000"</p><p>　　Combo3.AddItem "N"</p><p>　　Combo3.AddItem "E"</p><p>　　Combo3.AddItem "M"</

80、p><p>　　Combo3.AddItem "O"</p><p>　　Combo3.AddItem "S"</p><p>　　Combo4.AddItem "4"</p><p>　　Combo4.AddItem "5"</p><p>

81、　　Combo4.AddItem "6"</p><p>　　Combo4.AddItem "7"</p><p>　　Combo4.AddItem "8"</p><p>　　Combo5.AddItem "1"</p><p>　　Combo5.AddItem

82、 "1.5"</p><p>　　Combo5.AddItem "2"</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　5　制作和調(diào)試</b></p><p>　　本研究設(shè)計的是一種多路環(huán)境檢測系統(tǒng)，通過單片機(jī)結(jié)合PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)多

83、路信號的采集、處理和顯示。該系統(tǒng)的具體制作過程如下：</p><p>　　在PC機(jī)上通過protel軟件進(jìn)行電路圖的繪制，將繪制好的PCB電路通過打印機(jī)在油紙上打印出來。然后將打印出來的電路圖紙在熱轉(zhuǎn)印機(jī)上進(jìn)行轉(zhuǎn)印。轉(zhuǎn)印過程中需要注意的是：先用剪刀將具體電路圖從油紙上裁剪下來，再將電路圖紙平攤在電路板上然后雙手將其按平，慢慢的將其送入轉(zhuǎn)印機(jī)口，這樣反復(fù)2次，然后將電路板表面的油紙揭去。這樣就在電路板上出現(xiàn)了一個完

84、整的電路圖。</p><p>　　要將轉(zhuǎn)印出來的電路圖進(jìn)行裝載電路板，必須要先進(jìn)行電路板的腐蝕，具體操作流程為：先將轉(zhuǎn)印好的電路板進(jìn)行打孔，然后用銅絲穿上，將其放入腐蝕槽進(jìn)行腐蝕，接通腐蝕槽的電源，這樣腐蝕半小時左右就腐蝕完成了。</p><p>　　當(dāng)電路板腐蝕完畢后，將電路板擦拭干凈，然后放在臺轉(zhuǎn)下進(jìn)行鉆孔，將電路板上的標(biāo)示出的焊盤孔進(jìn)行鉆孔，在鉆孔過程中需要注意的是按照電路板上的孔大

85、小對臺轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)頭進(jìn)行更換。</p><p>　　當(dāng)電路板打動完畢，就將電路板拿到水龍頭下進(jìn)行邊沖洗，邊用清潔球?qū)﹄娐钒暹M(jìn)行擦拭，將電路板表面的黑色油墨擦拭掉。等完成了電路板的擦拭，就可以將一些元器件安裝上到電路板了。</p><p>　　安裝電路板時，必須嚴(yán)格按照電路圖上的標(biāo)注進(jìn)行元器件的安裝。然后將安裝好的元器件進(jìn)行焊接，在焊接的過程中要注意不要將電路板焊成短路了。焊接完的電路板就能進(jìn)行系

86、統(tǒng)的調(diào)試了。</p><p>　　多路環(huán)境檢測系統(tǒng)的調(diào)試時，采用USB進(jìn)行供電，再將安裝好的電路板與PC機(jī)通過串口連接，然后在PC機(jī)上通過VB軟件編程的窗口進(jìn)行可視化操作。</p><p><b>　　6　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計方案按照任務(wù)書的要求來設(shè)計研究一個基于PC機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用STC12C5410AD單片機(jī)

87、作為主控部分，然后通過聲音采集模塊，溫度采集模塊，光照采集模塊，電壓采集模塊對環(huán)境中的環(huán)境因素進(jìn)行參數(shù)采集并進(jìn)行簡單處理，接著通過AD轉(zhuǎn)換進(jìn)行參數(shù)信號的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理保存，再將保存的數(shù)據(jù)通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)上，最后在PC機(jī)顯示界面上采用VB軟件進(jìn)行可視化操作，從而實(shí)現(xiàn)對環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控及處理。</p><p>　　通過對設(shè)計的實(shí)踐制作調(diào)試和驗證，效果良好，具有一定的實(shí)用性，并且有廣泛的應(yīng)用前景。&l

88、t;/p><p>　　此系統(tǒng)只有部分信號進(jìn)行采集，還需要擴(kuò)展更多的信號，還有一點(diǎn)就是現(xiàn)在是通過串口來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的，如果改進(jìn)為通過USB進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，會比較方便。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 肖波.NGN媒體網(wǎng)關(guān)中符合ITU-T G.168建議的8E1回波抵消設(shè)備設(shè)計[D].南京郵電大 學(xué),2007.

89、</p><p>　　[2]柳亞平.基于MCU無線遙控電動滑板控制系統(tǒng)[D].江南大學(xué)，2008.</p><p>　　[3]百度百科.http://baike.baidu.com/view/196461.htm.</p><p>　　[4] 史振國.智能安防嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[D].湖南大學(xué),2007.</p><p>　　[5] 諸剛,楊學(xué)坤

90、等.基于單片機(jī)技術(shù)的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].北京農(nóng)業(yè)職業(yè) 學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院.2010. 3(23):150-152.</p><p>　　[6] 吳金洪,丁飛,鄧志輝.基于CC2420的溫室無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器. 2006.12:42-51.</p><p>　　[7] 趙文博，劉文濤.單片機(jī)語言C51程序設(shè)計[M].人民郵電出版社.2

91、005年10月.</p><p>　　[8] 高鵬等.電路設(shè)計與制版Protel 99 入門與提高[M]. 人民郵電出版社.2001年6月.</p><p>　　[9] 郭慶,冀捐灶,王學(xué)德.基于RS485總線的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].國外電子測量技術(shù).2006，7(25):14-16.</p><p>　　[10] 秦娟.多路溫度檢測自動控制系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)[

92、J].天津理工大學(xué)學(xué)報. 2007,23 (2):5153.</p><p>　　[11] Somin Eunice Lee?, Gang Logan Liug. Remote Optical Switch for Localized and Selective Control of Gene Interference[J].Nano Lett., 2009,9(2), pp 562–570</p>

93、<p>　　[12] 黃承安，張躍等.基于GPRS的遠(yuǎn)程儀表監(jiān)控系統(tǒng)[J].清華大學(xué)自動化系，嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗室。2003.8(452):42-45.</p><p>　　[13] 唐慧明，張健.變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].浙江大學(xué)信電系.2001.4(7)56-57.</p><p>　　[14] 劉富強(qiáng)，盧赤班.數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)

94、院.2003.6(3):31-33.</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖</p><p>　　圖 基于PC機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)物圖</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p>　　基于PC機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究設(shè)計<

95、;/p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　1、能夠通過多路信號采集模塊對環(huán)境因素進(jìn)行多方面采集。</p><p>　　2、能將采集到的環(huán)境因素參數(shù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并通過串口在PC機(jī)上顯示出來。</p><p><b>　　三、運(yùn)行環(huán)境</b></p><p&g

96、t;　　硬件環(huán)境：基于51單片機(jī)</p><p>　　軟件環(huán)境：采用KELL、VB軟件編程</p><p><b>　　四、操作步驟</b></p><p>　　1、先通過protel軟件制作PCB電路，并在熱轉(zhuǎn)印機(jī)上轉(zhuǎn)印。</p><p>　　2、將轉(zhuǎn)印好的電路板進(jìn)行處理。</p><p>　　

97、3、在處理完的電路板上安裝元器件。</p><p>　　4、將安裝好的電路板與PC機(jī)通過串口連接，并在PC機(jī)顯示面上通過VB進(jìn)行可視化操作。</p><p><b>　　五、注意事項</b></p><p>　　1、在轉(zhuǎn)印電路板時要雙手按住模板，將其慢慢送入熱轉(zhuǎn)印機(jī)。</p><p>　　2、在焊接電路板時要防止出現(xiàn)電路