基于单片机的远程环境监测系统--下位机设计-开题报告(通用)6

淮阴工学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：任欢欢学号：1071205225专业：自动化设计(论文)题目：基于单片机的远程环境监测系统—下位机设计指导教师:朱霞年月日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述1.环境监测系统设计的必要性国内环境监测,大都局限于采集检测数据,但在实际工作中随着监测项目的增多,监测范围的扩大,点位的密布,距离也越来越远,大量的采集数据需要进行处理、分类,还要进行分析、比较。一个站多时段数据分类,多站同类数据的对比,上级管理部门对下一级数据的抽查,趋势分析等已变得越来越重要。大量的仪器设备需要进行维护、调试,这就需要自动监测的思路扩大到对现场设备工况的监测控制,如是否停电、恒温恒湿系统运行是否正常可靠；机器内部温度是否在要求范围内;光学系统光强如何;采样流量是否正常等等。如果这些参数通过模拟口采集并送至中心站,数据量很大,且可靠性下降。因此,90年代以来,美国API、法国ESA等公司已在单机中采用了大量的传感元件并经数模转换输入微处理器进行智能处理,提高了精度和抗干扰能力。仪器的大部分控制功能,譬如温度控制、阀门切换都由微处理器完成,并提供了RS-232接口,这样我们就可以在中心室与现场一样了解单机的工作状态和20～30个参数以判断子站工作状态和测量值,考虑是否有必要去某个子站对设备进行维护,需要带哪些备件,甚至于用什么工具。随着环境监测子站的增加,质控工作量也必将有所增加,如果系统设计合理,这项工作还可以通过远控完成,这就向我们提出了一个重要的概念—“系统”。2.国内环境监测系统现状近几年来,国内空气自动监测系统主要引进瑞典opsis公司或美国热电子公司、法国ESA公司的差分光谱法(也称长光程法)设备,来替代SO2和NO2、O3等参数的测量。这类设备由于除了一台设备能够分时测量以上三个主要参数外等有机污染参数,因此受到一些用户的青睐。由于生产厂家开发的侧重点不同,设备的硬软件水平参差不齐,软件的供应也不相同,直接导致数据采集的效率与质量以及维护和调校的工作量,差异不小。国内大部分空气质量自动监测系统基本上采用传统的专用数据采集器传输系统,它的工作原理是子站中的分析仪对空气中的污染物进行直接监测,监测到的浓度值经过量程设定变换成模拟量后送入数据采集器,数据采集器对所采集的数据进毕业设计（论文）开题报告行分类保存,中心站的微机通过调制解调器用拨号方式与子站连通将采集器中的数据获取过来,利用报表软件对所获得数据进行编辑处理。3.国外发展情况及趋势我国环境监测系统自从大量引进了美国达西比设备后,空气质量自动监测系统测控能力有了进一步的提高。根据最新资料,法国ESA公司也有成熟的测控系统推出,典型的是长光程测控系统。其特点是使用了串行接口分配器通过RS-232接口将每台测量仪器的所有数据通过调制解调器用电话线与中心站计算机系统相连,随机配套一个通讯软件,可以通过拨号方式实现对子站的远程控制和诊断。仿真子站数据采集器面板,远程执行数据采集器功能,它不仅可以通过自动呼叫获取子站的监测数据,更可以仿真子站单台仪器面板对设备进行远程设置和诊断。4.课题大体介绍及课题要求随着微电子技术和通信技术的发展，远程检测和远程控制得到广泛应用，例如;大型设备的故障远程诊断，无人职守设备的状态的监测，远程控制，远程智能家电等等。远程监测系统通常采用上下位机的拓扑结构、上位机一般为主叫方，下位机一般为被叫方，上位机从下位机得到采集的数据，下位机主要进行有关数据的采集，因此下位机的可靠运行十分重要。由于干扰，部分模块失效或软件非逻辑性死循环等原因引起的下位机瘫痪，最终以无法与上位机正常通信的形式集中显现出来。因此进行下位机的设计是必要的，研究下位机的应用，有着非常现实的意义。本次设计主要在于对模拟信号采集电路，通信接口电路，无人职守的下位机控制电路的设计，然后进行组合，来完成对模拟量的采集，转化，保存，传送等功能。具体要求；对大气、水质、酸雨等各监测仪送来的各种环境数据进行实时采集，对环境监测仪输出的SO2、NO2等变化缓慢的参数每2分钟采样一次，对酸雨计输出的酸雨参数每0.5mm雨量采样一次。同时采样数据要求连续保存7天，每天的平均值保存一个月，并且存储在下位机中的采样数据随时准备接受上位机的查询和向上位机传送。并且要考虑被测信号的变化速率和通道数，以及对测量精度、分辨率、速度的要求等。毕业设计（论文）开题报告参考文献：1.朱定华，戴汝平．单片机微机原理与应用[M]．北京：北京交通大学出版社，2003．2.赵晓安.MCS-51单片机原理及应用[M].天津：天津大学出版社，20013.梅丽凤，王艳秋，汪毓铎，张军.单片机原理及接口技术[M].北京：清华大学出版社，20094.李明亮，唐前辉.51单片机应用设计与仿真-基于keilC与proteus[M]．北京：北京航空航天大学出版社，20095.程德福，林君.智能仪器[J]北京：机械工业出版社，20056.杨居义.单片机课程设计指导[J]北京：清华大学出版社，20097.张靖武，周灵彬．单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M]．北京：电子工业出版社，20078.李泉溪.单片机原理与应用实例仿真[M]北京：北京航空航天出版社，20099.黄仁欣.单片机原理与应用技术2版[M]北京：清华大学出版社，201010.王守中.51单片机开发入门与典型实例[M].人民邮电出版社，200711.李广第．单片机基础(第1版)[J]．北京：北京航空航天大学出版社，199912.黄庆华等.单片机开发技术实训[M].电子工业出版社，200613.李朝青.单片机学习指导[M].北京航天航空大学出版社，200514.蔡美琴等.MCS-51系列单片机应用技术[J].高等教育出版社，199315.李光飞等.单片机课程设计实例指导[M].北京航天航空大学出版社，2004年毕业设计（论文）开题报告2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1.本课题要研究或解决的问题本课题主要分为硬件与软件的设计，下位机的硬件设计主要解决通信接口，模拟信号采样电路和控制电路的设计，同时要考虑被测信号的变化速度和通道数，以及对测量精度、分辨率、速度的要求等。下位机的软件设计主要在于MODEM通信接口程序、模拟/数字转换接口程序、主模块框架的构建和适应无人职守的系统可靠性的设计。2.拟采用的研究手段根据本课题要求先拟定了系统的结构图如图1所示，通过各种监测仪监测所需的数据，下位机经行采集、保存，再通过公用电话网传递到上位机，同时上位机的指令也可以通过公用电话网下达的下位机。图1系统结构图毕业设计（论文）开题报告按照系统的要求和功能，初步确定本系统的硬件框图，如图2所示：图2硬件系统框图为此主要对以上的4个模块进行设计。1.模拟量输入通道和开关量输入通道模块设计本系统涉及到三个模拟量采集的参数的调整放大和数字化，因此必须进行模拟量输入通道的设计。A/D的转化一般要经过取样，保持和量化，编码几个过程，对于A/D转化器芯片的选择主要根据转化精度，转化速度，性价比这几个方面。由于本系统需要采集的数据变化缓慢，对转化速度要求不高，采样周期要求明确，因此选用模数转换接口芯片。2.MODEM通讯接口模块设计方案一，采用现场总线形式，但是现场总线形式受通信距离的限制，其远程能力有限。方案二，采用公用电话网形式，对于远程数据通信，基于公用电话网的MODEM串行通信得方法更好一些。就其通信距离，实时性，可靠性和安全性等多方面比较突出。毕业设计（论文）开题报告3.控制模块设计本系统控制采用单片机编程用单片机设计电路，用其软硬件结合的方式，所以电路结构简单、调试也相对方便。根据设计系统的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、存储模块共3个模块组成。芯片使用51系列的AT89S8252单片机，AT89S8252是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S8252可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。同时8KBFlash片内程序存储器，2KB的随机存取数据存储器，内部含有看门狗定时器。4.显示模块设计本系统只需要进行数字的显示即可，但需要显示器件具有直观和高亮度。在此基础上，打算采用常用的高亮度红色LED数码管作为显示器件。本课题的研究不知需要通过实际的硬件连接，实现其功能，还需要对可编程软件的编程来实现其自动控制的作用。根据软件的研究方法，可以拟定整个下位机系统的软件框图，其中软件与硬件看门狗主要作用是监视系统的运行状态，以防通信死锁等情况导致下位机瘫痪，同时实现下位机在软故障条件下的自恢复。如图3所示：图3系统软件框图毕业设计（论文）开题报告软件设计的流程图为图4软件程序流程图毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1．对“文献综述”的评语：2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：年月日年月日指导教师：所在专业审查意见：负责人：