AT89C51单片机单片机的环境监测系统设计+仿真电路图(2)
1. 概述
1.1 课题背景
环境监测是农业、工业生产中最基本的要求之一，有些地方生产环境恶劣，工人不能在现场长时间观察设备运行是否正常，就需要对数据进行无线采集并传输到一个环境适宜的操控室内，如何传输数据就成为一个问题[2]。由于距离远、数据传送繁杂，如果采用传统的有线数据传输方式则很长很多的通讯线就需要被铺设，占用空间，浪费资源，出现错误换线困难，可操作性差。而且，当需要采集运动点的数据时或者所处的环境无法铺设电缆时，将无法传输数据，此时无线传输数据将是很好的解决方案。
1.2 环境监测现状及发展趋势
近年来我国的经济迅速发展，但与此同时工业化的发展也给环境带来了巨大的改变。人工环境监测方法是我们传统上采用的方法，但是这种方法受自然条件限制大，实时性差，而且不利于宏观把握环境的变化情况，不能及时发现并且处理突发的环境问题。
随着经济实力的提升和技术的发展，我国的环境监测水平也有了新的提升。环境监测的数据和参数已经能实现联网观测和控制。硬件设备也得到很大的改善，部分地区微机控制系统已代替传统的人工报表，还有部分省市已经采用自动的环境监测系统，能更加准确和及时的反馈数据。但是由于我国地域辽阔，不仅需求大量的的监测终端，而且软硬件开发功能还不是很完善，数据的综合分析能力也有待提高。
近年来国外将遗传算法、神经网络、模糊理论等人工智能方法应用于环境监测控制技术中，其中应用较广的是神经网络方法。另外，研究的一个重要方向是采用多因子控制多个环境因子综合考虑的方式替代现行的单因子控制单个环境因子分别考虑的方式。目前分布式系统在环境监测控制系统中是主要发展方向，系统中主要控制功能由各分布的子处理器完成，不存在一个控制中心。各个温度的控制功能一般由MCU完成，PC机作为主处理器实现辅助功能，脱离PC机，整个控制系统仍可工作。分布式控制方式具有控制灵活、价格低、可靠性高等优点，将广泛应用于环境监测控制系统中。随着网络技术的发展，可以通过Internet进行远程诊断或控制，在办公室通过Internet对温室设备进行操作，可以提高设备利用效率、减轻生产人员劳动强度，具有广阔的应用前景[2]。
2. 系统方案设计
2.1 环境监测系统整体结构
环境监测系统包括环境参数采集单元(温度传感器及信号调理电路)、单片机、液晶显示模块、报警模块、实时时钟模块和键盘模块等，该系统能够完成温度采集，并且能够将采集到的数据安全可靠地进行无线传输。探测终端以单片机系统为核心，由发送模块、显示模块、温度采集模块和实时时钟模块等电路模块联合构成。监测终端以单片机系统为核心，由接收模块、报警模块、显示模块和键盘模块等电路模块联合构成。
图1 系统结构图
温度传感器电路负责采集周边温度信息数据；探测终端控制电路负责接收传感单元的信号并对信号处理，将处理好的信号信息传输给无线传输模块，并控制无线传输模块适时发送数据；监测终端控制电路主要负责对无线传输信息的接收与处理，并对接收到的信息进行显示与控制，无线收发模块完成监测信息的调制与解调。传输结构框图如图1所示。
前人设计的监测系统均只能实现单一的温度监测与显示，本设计不仅能实现温度的监测与显示，还加入了实时时钟芯片，能够同时显示时间。并且将传统的有线传输升级为无线传输，大大节省了监测成本，并且解决了不适宜架线环境下的温度采集问题，能够在任意空间测量某一点的温度。