《基于北斗定位的多參數(shù)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)儀》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、基于北斗定位的多參數(shù)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)儀摘要文章介紹了一種基于單片機(jī)且有定位功能的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。該監(jiān)測(cè)儀以stm32fl03單片機(jī)為核心，采用低功耗設(shè)計(jì)，利用北斗導(dǎo)航芯片定位授時(shí)，通過溫度傳感器，濕度傳感器，噪聲傳感器，PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)多功能環(huán)境參數(shù)的采集整理，同時(shí)具有LED屏顯示和人機(jī)交互功能。關(guān)鍵詞環(huán)境監(jiān)測(cè)儀定位單片機(jī)信息采集0引言目前市場(chǎng)上有很多流通的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，但是很多的儀器不具備定位功能，不能更仔細(xì)地檢測(cè)一個(gè)區(qū)域的環(huán)境信息。還有現(xiàn)在很多監(jiān)測(cè)儀精度不高。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)可以定位的測(cè)量溫度，濕度，噪聲和PM2.5的低功耗的環(huán)境監(jiān)測(cè)。1基于環(huán)境監(jiān)測(cè)的環(huán)境檢測(cè)儀模塊設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)檢測(cè)

2、儀的主控芯片采用ST半導(dǎo)體公司的Cortex-M3系列的單片機(jī)，采用北斗導(dǎo)航模塊接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和授時(shí)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)包括北斗導(dǎo)航模塊，顯示模塊，傳感器模塊（噪聲傳感器，溫度傳感器，濕度傳感器，PM2.5傳感器），電源模塊組成。①主要完成對(duì)定位到局部區(qū)域的空氣質(zhì)量，溫濕度以及噪音情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。一臺(tái)儀器可以同時(shí)監(jiān)測(cè)四種參數(shù)，該儀器工作方式為自動(dòng)采樣自動(dòng)分析，測(cè)量濃度直接在顯示屏上顯示。STM32F103是增強(qiáng)系列的MCU，擁有72MHZ的運(yùn)行頻率，能夠完成北斗導(dǎo)航芯片的數(shù)據(jù)解析，顯示屏的掃描更新，同時(shí)能夠滿足用戶交互任務(wù)的需求。MCU自帶的異步串口USART可以對(duì)接導(dǎo)航

3、芯片，同步串口SPI外設(shè)可用于控制顯示模塊的刷屏，TIM的輸入捕獲功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PM2.5檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)捕獲。采用質(zhì)量輕儲(chǔ)能高的鋰電池為系統(tǒng)的供電電源，采用可視角度大、功耗低的彩色液晶屏作為顯示模塊。②同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)置了紅色預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)的值超過了規(guī)定的值，顯示會(huì)出現(xiàn)顏色變化進(jìn)行預(yù)警。1.2溫度傳感器電路溫度測(cè)量電路采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。③DS18B20只有一個(gè)串行通信接口，即單線制傳感器，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。這樣的系統(tǒng)允許每一個(gè)掛在總線上的區(qū)間都能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間驅(qū)動(dòng)它。由于DS1

4、8B20的單線制特性，其發(fā)送和接收必須為三態(tài)特性，其出具口為漏極開路輸出，而且我們采用的是外加電源供電，因此外接上拉電阻，在常態(tài)下呈現(xiàn)高電平狀態(tài)。DS18B20測(cè)溫范在55°C?+125°C，精度為令？.1°C。工作電源：3.0?5.5V/DC。DS18B20的溫度讀取過程為：復(fù)位一發(fā)SKIPROM命令（OXCC）—發(fā)開始轉(zhuǎn)換命令（0X44）—延時(shí)一復(fù)位一發(fā)送SKIPROM命令（OXCC）—發(fā)讀存儲(chǔ)器命令（OXBE）—連續(xù)讀出兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（即溫度）一結(jié)束。1.3濕度傳感器電路我們采用DHT11濕度傳感器作為濕度傳感器。DHT11技術(shù)性能特征：工作電壓范圍：3.3V-5.5V。工作電流：平

5、均0.5mA。輸出：?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào)。測(cè)量范圍：濕度20?90%RH。精度：濕度令？％。分辨率：濕度1%。DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式。單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成。數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。DHT11的數(shù)據(jù)格式為：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和。其中校驗(yàn)和數(shù)據(jù)為前四個(gè)字節(jié)相加。傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)（濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù)）之間應(yīng)該分開處理。我們這里選擇的DHT11也可以測(cè)量溫度，但由于它的精

6、度不高，測(cè)量范圍較DS18B20小，所以我們只采用濕度測(cè)量。用戶M⑶發(fā)送一次開始信號(hào)后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。從模式下，DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次濕度采集，如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)，DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行濕度采集。采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。1.4PM2.5傳感器電路我們選擇GP2Y1051AU0F作為傳感器，GP2Y1051AU0F是灰塵(粉塵)傳感器由光學(xué)傳感系統(tǒng)一個(gè)紅外發(fā)光二極管(IRED)和光電子晶體管是對(duì)角布置在該裝置中組成的。它是通過檢測(cè)

7、空氣中塵埃的反射光計(jì)算粉塵的濃度。尤其是它可以有效地檢測(cè)到非常細(xì)的顆粒像香煙煙霧。工作溫度：-10-+65°C;工作電壓：4.8-5.2V；靈敏度:0.5V/(0.Img/m3)最小粒子檢知能力：0.03^%em。我們通過灰塵傳感器測(cè)出的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，通過接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度轉(zhuǎn)化為輸出電壓，再通過粉塵濃度計(jì)算公式：Ud=A*Vout(其中Ud為粉塵濃度，位為ug/m3;Vout為傳感器輸出信號(hào)，單位為V;A為比例系數(shù))最后得出PM值