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基于单片机的环境参数监测系统开题报告

 2020-06-03 10:06  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

文 献 综 述

1.引言

随着社会的发展,环境参数的检测已经成为大众关注的焦点。而环境参数的检测需要相关的仪器进行检测,传统的仪器体积大,实时性低,精度低需要花费大量的人力物力,不适合现代经济的快速发展的需求。随着单片机技术,传感器技术,通信技术,计算机技术的快速发展。这个环境参数检测实时性,精度高,方便检测的环境检测系统开发出来,在社会的各个领域得到了广泛的应用。

本次设计是基于STM32的环境参数监测系统

2.设计方案

此次课程设计将温度、湿度、光强、大气压强等参数是标定环境不可缺少的参数,对其准确的检测具有重要的意义。本次设计以室内环境为检测背景,设计了一个基于STM32单片机的环境检测系统。并对系统的硬件模块进行了相关的设计和调试。试验结果表明此检测系统能很好的对环境参数进行实时准确的检测。

3.硬件设计

此系统运用了温湿度传感器,光强传感器,压强传感器。STM32F103ZET6单片机运行和模拟实现功能。LCD液晶显示屏显示环境参数数据。

温湿度传感器检测模块

DHT11温湿度传感器,是一款具有品质良好、响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点,是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,以确保产品具有极高的可靠性与长期稳定性。该传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件

每个DHT11温湿度传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。模块采用单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20M以上,这些优点使其成为本次课程设计的极佳选则。产品连接方便,可直接插接到传感器扩展板上。

光照强度传感器检测模块

不区分光源数字型环境光强度传感器BH1750FVI是日本RHOM株式会社近些年推出的一种两线式串行总线接口的集成电路,可以根据收集的光线强度数据来进行环境监测,其具有1~65535LX的高分辨率,可支持较大范围的光照强度变化。

外部光照被接近人眼反应的高精度光敏二极管PD探测到后,通过集成运算放大器将PD电流转换为PD电压,由模数转换器获取16位数字数据,然后被逻辑和IC界面进行数据处理与存储。OSC为内部的振荡器提供内部逻辑时钟,通过相应的指令操作即可读取出内部存储的光照数据。数据传输使用标准的IIC总线,按照时序要求操作起来也非常方便。

气压强度传感器检测模块

BMP180是一款高精度、小体积、超低能耗的压力传感器,可以应用在移动设备中,它的性能卓越,绝对精度最低可以达到0.03hPa,并且耗电极低,只有3μA,BMP180采用强大的8-pin陶瓷无引线芯片承载(LCC)超薄封装,可以通过I2C总线直接与各种微处理器相连。

它的采样率可以提高到128个样本每秒(标准模式),用于动态测量。在这种情况下,它足以对测量温度只有每秒一次,在同一期间使用该值对于所有的压力测量

液晶显示模块

LCD液晶显示器#8212;2.8TFT_LCD是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件,它的性能优良,主要用于显示数据,也能检测程序是否能运行。

4.结论

根据本次设计要求,我阅读了大量的资料,并认真分析了设计课题的需求,还认真学习了STM32单片机的工作原理及使用方法,对单片机的运用有了更深入的了解,学习了LCD液晶显示屏的相关知识,了解了一些使用实例的资料内容。

5.参考文献

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[3]张佑春,任远林,马玉清,张公永. 基于STM32的智能家居控制系统设计[J]. 兰州工业学院学报,2016,(2-7).

[4]顾文磊,徐奎,苏义鑫,钟凯祥. 基于STM32的钢厂烟气温度与压力监测系统设计[J]. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2015,(1-9).

[5]徐岳清. STM32系列单片机脱机批量烧录器的设计与实现[J]. 长春工程学院学报(自然科学版),2015,(1-11).

[6]尤卫卫,冒建亮,叶桦. 基于STM32和CPLD的TFT-LCD显示控制器设计[J]. 液晶与显示,2015,(3-7).

[7]丁月林. 基于STM32的低功耗温湿度采集器实现[J]. 软件,2015,(5-12).

[8]杨欢欢,秦会斌,金步平. 基于STM32的温室远程监测和控制系统[J]. 无线电通信技术,2015,(5-11).

[9]佟国香,付礼,刘欢. 基于CAN总线的STM32应用编程及实现[J]. 信息技术,2015,(10-14).

[10]曹毅成,梁英,胡鸿志,郭庆,许睿. 基于STM32等精度测频的光信号检测装置设计与验证[J]. 微型机与应用,2014,(1-12).

[11]李聪,李春梅,周志群,张瑞芳. 基于STM32数据传输转换接口器的设计与实现[J]. 计算机工程与设计,2014,(10-25).

[12]孙林军,贺锋涛. 基于STM32控制液晶的接口实现[J]. 电视技术,2013,(1-11).

[13]丁炀超,牛寅,张侃谕. 基于STM32的单体大棚温室群控系统的设计[J]. 自动化与仪表,2013,(3-13).

[14] 谭浩强.[C语言程序设计](第3 版).北京:清华大学出版社,2014.(20-35).

[15] 李广弟.[单片机基础](第3版).北京:北京航空航天大学出版社,2007.(15-19)

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):

1.要研究或解决的问题

通过对课题的理解,进行硬件,软件系统设计。

1.1湿度、温度、光强、大气压强等参数的检测

1.2 需要液晶显示参数

2.研究手段

2.1硬件设计

本设计主要由四大模块组成:单片机控制模块、测量模块和显示模块。

按系统功能实现要求:

(1)控制模块采用STM32单片机,通过程序来控制温湿度,光强,压强等参数的检测。

(2)显示模块采用LCD液晶显示器来显示湿度,温度,光强,压强。

2.2软件设计

2.2.1主程序的编写

主控芯片和各s模块初始化,LCD更新,按键扫描,四大参数检测。

2.2.2 LCD显示电路程序的编写

每行每列显示的字符。

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