基于PIC單片機的環境探測網絡設計

摘 要：本文介紹了一個環境探測網絡。此環境探測網絡能對環境中溫度、濕度、空氣質量值進行實時探測，可以快速獲得環境中各參數值。

關鍵詞：環境探測網絡 溫濕度探測 空氣質量指數探測

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0011-01

隨著社會的進步和人們對環境問題及健康問題的日益重視，大氣品質狀況受到越來越多的關注，政府和社會對氣體環境探測的投入也越來越大。環境探測技術發展越來越快，出現了各種能夠實時、連續的檢測設備。環境污染的增多，需要探測環境的范圍的擴大，單個探測點已很難覆蓋這些探測環境并實時的探測被測環境，于是出現了初步的環境探測網絡。它們通過有線制傳輸數據，將各個探測點的數據傳送到中心控制平臺，實現在線探測。

對于大環境的探測，必須在不同的地點布置探測點，組成一個探測網絡。本文即構建了一個這樣的探測網絡。由于硬件設備有限，以及從經濟性考慮，本文僅采用溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質量傳感器構成此監控網絡。

1 總體思路

本文研制的環境探測網絡，每個傳感節點上分別固定若干探測傳感器，由計算機實時監控各實驗艙內傳感器的測量數據，并在計算機平臺上通過人機交互界面顯示該數據的數值以及變化曲線，隨時了解空氣凈化器的凈化功效。通過溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質量傳感器構建一個環境探測網絡，以模擬實驗艙檢測環境。

主要分為下面三個部分展開。

（1）測量節點模塊設計。

本文研制的是一個環境探測網絡，每個傳感器節點上分別固定不同的探測器。將溫濕度傳感器、空氣質量傳感器模塊化，根據傳感器輸出信號的極性、大小進行分類，對同類別的傳感器輸出信號的信號處理電路進行模塊化設計，將更有利于探測器探測到的信號的傳輸，從而方便對信號進行后續處理。

（2）信號采集模塊設計。

建立串行通訊模塊，將傳感器得到的信號通過串行通信傳輸到計算機平臺，從而方便計算機動態顯示。

（3）計算機中心控制平臺設計。

建立計算機中心控制平臺，實現對探測點、傳感器的選擇以及測量信號的自動處理。接收傳感器采集到的數據，并創建數據結果顯示人機交互界面，動態顯示環境中相關參數的變化趨勢，同時利于觀察者觀察。

2 硬件電路設計

系統要求能對環境中溫度、濕度、空氣質量值進行實時檢測，以便了解空氣中各參數值變化趨勢，從而隨時了解空氣凈化器的凈化功效。選用模塊化的shit10作為溫濕度傳感器，模塊化的KQ2作為空氣質量傳感器，構成環境探測網絡。兩路傳感器出來的均為標準信號，其中溫濕度傳感器出來的信號為數字信號，不需要對信號進行后續處理；空氣質量傳感器出來的信號為模擬信號，僅需要對其進行A/D轉換。系統選用PIC18F452單片機作為處理器，此單片機自帶10位A/D，因此電路不需要單獨接A/D轉換芯片。且PIC18F452單片機支持RS232和RS485，可以很方便的進行串口通訊電路連接。采用LCD顯示和PC機顯示雙重顯示方式。系統的硬件部分包含電源電路、信號采集電路、單片機處理電路、人機交互接口電路等。系統設計方案如圖1所示。

3 軟件設計

本文研制的環境探測網絡需要將溫濕度傳感器、空氣質量傳感器的信號通過有線網絡傳輸到計算機人機交互平臺動態顯示，計算機又通過單片機控制傳感器的信號采集，形成一個控制循環。環境探測網絡程序分為一下四個部分：溫濕度傳感器信號獲取程序、空氣質量傳感器信號獲取程序、LCD顯示程序、串口通訊程序、人機交互接口顯示程序。

4 結語

通過本設計可以實現對環境中相關參數進行檢測，及時了解環境中相關參數的信息，對于實現空氣凈化設備的更加智能化具有十分重要的意義，并對了解環境中空氣含量的變化趨勢，為工業環境、醫院環境和人們的生活環境等環境監測提供十分重要的數據和依據。

參考文獻

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