墙贴厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
墙贴厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

多参数室内环境智能监测系统设计

发布时间:2020-07-21 19:18:57 阅读: 来源:墙贴厂家

摘要:针对室内环境质量与人们的健康和工作效率密切相关的情况,设计了一种多参数多采集点室内环境监测系统。系统硬件主要包括单片机系统、FPGA数据采集电路、传感器信号调理电路等。软件包括单片机硬件驱动程序、FPGA数字逻辑设计和基于VB的上位机应用程序。实验结果表明:系统工作稳定,误差在设计允许范围内。

本文引用地址:引言

随着经济持续快速发展,人们的生活水平不断提高,对各种室内环境的要求也越来越高。传统的室内环境监测设备实时性差、精度低、体积大、功耗大,难以适应现代经济发展的要求。基于以上背景,本文设计了基于单片机的室内环境监测仪系统,它能实时自动地采集室内多个地方的温度、湿度、烟雾浓度、甲醛浓度、二氧化碳浓度、CO浓度,该监测仪功耗低、体积小、成本低、测量精度高,易于使用,具有较好的推广应用前景。

1 多参数室内环境智能监测系统总体方案设计

本设计中,各种被测信号经过传感器、放大整形滤波、现场可编程门阵列(FPGA) 采集缓存等处理后,进入单片机,通过单片机计算处理后实现液晶显示、上位机通信 ,同时来自上位机的信号经RS485总线传输到采集节点 ,驱动数据采集。多参数室内环境智能监测仪系统整体结构框图如图1所示。

在图1中,CO传感器测量范围30~1000ppm,输出电流信号范围为0.45~15µA,而甲醛传感器的测量范围0~10ppm,输出电流范围是0~20µA,先将这两个电信号进行放大滤波处理后再送入A/D转换器转换成数字量。烟雾和CO 传感器输出的是0~5V的电压信号,直接送入A/D转换器转换成数字量,温湿度传感器输出的是数字量,直接被FPGA采集。6项数据由FPGA并行采集,缓存供单片机调用。采集节点通过RS485总线与上位机通讯,实现各项数据的实时显示、存储和报警等功能。

2 系统硬件设计

2.1 单片机控制部分

STC89C52是一个低功耗、高性能的51内核的CMOS 8位单片机 ,具有在线编程功能,使用简单且价格非常低廉。STC89C52单片机系统由单片机、时钟电路、复位电路组成。

2.2 FPGA数据处理模块

FPGA具有丰富的引脚,可用于进行I/O扩展,并且可以实现硬件并行运算,所以本文选用了FPGA辅助STC89C52单片机进行数据的采集、预处理、缓存。由于不同系列的FPGA芯片其静态功耗各不相同,而且同一系列的器件中,型号不同的器件其静态功耗也不尽相同。在同一系列的器件中,静态功耗随着器件内部可用逻辑门数量和RAM的不同而不同。因此,在低功耗FPGA设计中,在满足设计要求的前提下,应当考虑选用低静态功耗的FPGA器件。本设计考虑综合成本、功耗等方面的因素,最终决定采用EP1C12Q240C8 。FPGA硬件框图如图2所示。其中包括:(1)与ADC0809的数据连接。(2)与单片机的数据通讯。(3)FPGA的配置部分。(4)时钟与电源电路部分。FPGA配置方式采用主动串行(AS)配置模式,配置芯片采用EPCS4,这种芯片内部自带永久性存储器和简单的4脚配置接口,不仅成本低,而且解决了FPGA器件的掉电易失性。EPCS4存储空间为4Mbit,足以容纳整个系统配置代码,通过DCLK,DATA0,ASD0和Ncs0四脚对FPGA器件进行配置。

2.3 电源电路设计

本系统的电源电路如图3所示,220V的交流电通过电源变压器变换成12V的交流电,再经过桥式整流电路D1~D4和LM7805转变为+5V的稳定直流电压。

土壤湿度传感器相关文章:土壤湿度传感器原理

南京隆鼻医院

兰州面部填充医院

广州牙齿矫正

相关阅读