開題報(bào)告-基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

開題報(bào)告課題名稱基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題來(lái)源教師科研課題類型A.教師科研1．選題的背景及意義：傳統(tǒng)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)需要相關(guān)專業(yè)的儀器設(shè)備，測(cè)量設(shè)備體積較大，實(shí)時(shí)性差，精度低，還需花費(fèi)較大的人力，已不再適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的要求；通過人工不間斷測(cè)量、記錄大量數(shù)據(jù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的方式不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，監(jiān)控信息也會(huì)隨著季節(jié)的更替變得不準(zhǔn)確。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為核心控制模塊，其重要意義在于：它完全不同于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)必須依靠大量的模擬電路或者數(shù)字電路技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)某些硬件的功能，現(xiàn)在可以通過單片機(jī)使用軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種由軟件來(lái)替代硬件的控制技術(shù)被為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次重大突破。研究基于單片機(jī)的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的知道環(huán)境溫濕度的變化；與傳統(tǒng)環(huán)境溫濕度監(jiān)控的方式相比，本系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力物力，且準(zhǔn)確度高，集成度高，使用更方便。2．研究?jī)?nèi)容擬解決的主要問題：本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)：溫度、濕度、空氣質(zhì)量三位-體的自動(dòng)控制系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)外還沒有成熟的產(chǎn)品，只有單一溫度顯示控制與溫度和溫度同時(shí)顯示控制，產(chǎn)品單調(diào)、功能少，主要不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)其他設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，如風(fēng)機(jī)、照明、加溫設(shè)備、加濕設(shè)備等。

綜觀目前國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品，基本趨勢(shì)表現(xiàn)在:主要芯片利用抗干擾能力比較強(qiáng)的PIC單片機(jī)居多，控制系統(tǒng)基本采用遠(yuǎn)距離多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，集中處理等手段，被控設(shè)備有排風(fēng)、升濕、加濕、照明等各種控制環(huán)境的設(shè)備，應(yīng)用基本上局限在工廠或家庭。本系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)具備溫濕度、煙霧、PM2.5、為一體的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，要求其精度合適，適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)，與硬件設(shè)計(jì)部分配合完成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分包括:各個(gè)模塊軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)，以及對(duì)應(yīng)的軟件代碼調(diào)試。各個(gè)模塊包括:傳感器數(shù)據(jù)采集與處理模塊、報(bào)警、顯示、輸出驅(qū)動(dòng)模塊、與上位機(jī)監(jiān)控中心的RS485通訊模塊及上位機(jī)的人機(jī)交互模塊等.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)(1)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件主要有:互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；無(wú)線傳感器網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ);計(jì)算機(jī)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)部條件;標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵;立法是保障物聯(lián)網(wǎng)順利運(yùn)行的社會(huì)環(huán)境。(2)物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素包括互聯(lián)網(wǎng)、RFID、讀寫器、物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)名稱解析系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。"這里選取-一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件基本要求:實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20℃,一般檢測(cè)間及試驗(yàn)間的溫度應(yīng)在20±5℃，線值計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)間為20±2℃實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的相對(duì)濕度一般應(yīng)保持在50－70％。實(shí)驗(yàn)室的噪音、防震、防塵、防腐蝕、防磁與屏蔽等方面的環(huán)境條件應(yīng)符合在室內(nèi)開展的檢定項(xiàng)目之檢定規(guī)程和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具及計(jì)量檢測(cè)儀器設(shè)備對(duì)環(huán)境條件的要求，室內(nèi)采光應(yīng)利于檢定工作和計(jì)量檢測(cè)工作的進(jìn)行。主要研究?jī)?nèi)容：1:研究目標(biāo)：本文基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、煙霧等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)四個(gè)被測(cè)環(huán)境參數(shù)中的任何一個(gè)超過設(shè)定范圍，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒外界進(jìn)行干預(yù)控制。2:研究對(duì)象：本課題主要對(duì)溫度、濕度、煙霧、PM2.5等四個(gè)環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。3:擬解決的問題：(1)溫度、濕度、煙霧濃度、PM2.5傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理；(2)獨(dú)立按鍵的設(shè)置(顯示切換和參數(shù)值調(diào)節(jié))；(3)報(bào)警和電機(jī)執(zhí)行來(lái)預(yù)警和改善環(huán)境質(zhì)量；(4)總線的設(shè)置和串口通信等;(5)要求該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的獲取實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境信息并對(duì)這些信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。3．研究方法技術(shù)路線：1、通過查閱資料,明確本系統(tǒng)的研究對(duì)象及實(shí)現(xiàn)功能，對(duì)本系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行劃分并提出具體的實(shí)現(xiàn)方案；2、確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括其功能設(shè)計(jì)，電路工作原理；3、進(jìn)行系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括硬件電路構(gòu)成、測(cè)量原理以及單片機(jī)的選擇；4、建立單片機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境，掌握對(duì)KEILC51軟件的使用；5、以單片機(jī)為控制核心，以溫度、濕度、煙霧濃度、PM2.5傳感器為測(cè)量元件，以電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以數(shù)碼管為顯示，并應(yīng)用RS-485通訊總線與上位機(jī)通訊，構(gòu)成室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)；6、系統(tǒng)通過各種傳感電路檢測(cè)室內(nèi)溫濕度、煙霧及PM2.5等參數(shù)值，然后與預(yù)先設(shè)置的參數(shù)臨界值進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前傳感器所檢測(cè)到的各個(gè)參數(shù)值，并與報(bào)警和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相互配合，完成設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的需求；7、運(yùn)用WIFI模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端共享，并完成云端處可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理分析；8、根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件原理圖，在分析透徹其工作原理的基礎(chǔ)上，完成各部分的軟件流程設(shè)計(jì)并編寫相應(yīng)的程序代碼，必要時(shí)查閱相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊(cè)和使用說(shuō)明書等資料；9、總結(jié)課題設(shè)計(jì)的過程和結(jié)果，整理相關(guān)資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。4．研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃：第一周了解設(shè)計(jì)的基本要求，查閱相關(guān)資料，寫開題報(bào)告，外文翻譯第二周了解設(shè)計(jì)的基本要求，查閱相關(guān)資料，寫開題報(bào)告，外文翻譯第三周畢業(yè)實(shí)習(xí)

第四周設(shè)計(jì)方案比較及論證第五周確定設(shè)計(jì)總體方案

第六周實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參量的分析第七周實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參量的獲取第八周傳感器選型及安裝設(shè)計(jì)第九周硬件電路設(shè)計(jì)第十周單片機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)端連接第十一周單片機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)端連接第十二周撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第十三周撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第十四周答辯準(zhǔn)備，答辯5．主要參考文獻(xiàn)：邱洋苑俊英，陳海山.一種基于無(wú)人機(jī)的多傳感器環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程2019(04):68-69[2019-03-05J].

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