基于单片机的远程监测系统软件设计

毕业设计(论文)开题报告

学 生 姓 名： 学 号：

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

——上位机设计

指 导 教 师:

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

一 远程环境监测的发展背景

随着我国科技迅猛发展,工业化程度不断地得到提高,但自然生态环境却遭到了越来越严重的破坏。现实生活中,随着人们生活水平的提高,对生活环境的质量也提出了更高的要求。当前,国内用于民用的生活环境监控系统较少,环境监测点通常位置分散、地理条件复杂、无人值守,因此人工抄取各监测点的数据很不方便、执行效率低,有线方式收集各监测点的数据投入大、布线麻烦、传输距离有限,没有形成一个完善的监控网。随着单片机的广泛应用和通信技术的日趋发展,超远程的实时监控越来越倍受关注,尤其在国防和工业生产中更是起着无可代替的作用。因此, 90 年代以来, 美国A P I、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。

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”。针对上情况,设计了一种基于单片机的环境监测电话线路系统软件。

二 国内空气质量自动监测系统现状

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,

基于单片机控制的水位远程监控系统　

刘瑞涛　（石家庄职业技术学院　

摘要：针对目前农业灌溉中水位无法精确测量以及监控不及时的　问题，开发设计了基于ＡＴ８９Ｓ５１单片机控制的水位远程监控系统。　

从下位机系统和上位机系统组成到各功能模块选型及功能进行了详　

细的介绍。该系统不仅能够精确地检测水位的数值，还可以利用４８５　

总线进行上位机和下位机的通信，实现了水位的实时检测、记录和监　

控。　

关键词：单片机水位检测监控４８５总线　

０引言　

在农业生产中，农业灌溉用水占到全国总用水量的一　

半以上，实施节水灌溉在水资源合理开发、高效利用中占　

有举足轻重的地位。而在这其中，对水位的检测和远程监　

控是推广节水灌溉政策中一项基础而又关键的技术。本文　

介绍利用ＡＴ８９Ｓ５１单片机、ＡＤＣ０８０９模数转换芯片、　

ＡＴ２４Ｃ系列存储芯片以及４８５总线等器件组成一个远程　

监控系统，监控灌溉水渠中水位变化情况，并能记录存储。　

整个系统由下位机系统和上位机系统组成，下位机系统是　

一个基于单片机控制的水位监测系统，分布在需要监测水　

位的采集点，负责采集水位信息并转换为数字量进行处　

理：上位机系统也是单片机控制系统，主要负责通过４８５　

总线收集各个采集点的数据并显示、存储及控制。各子系　

统具体功能如下：　

下位机系统功能：下位机系统由８个下位机组成，主要　

负责实时检测８个观测点的水位，具体功能如下：由于水渠　

的深度为５０ｃｍ，因此将水位分为１０个档位，分别是：５　

ｃｍ，１０ｃｍ，１５ｃｍ，２０ｃｍ，２５ｃｍ，３０ｃｍ，３５ｃｍ，４０ｃｍ，４５ｃｍ，　

５０ｃｍ，水位检测精度为５ｃｍ：下位机的板子上还带有数码　

管显示部分，可以实时显示当前水位的高度：同时下位机　

还可以通过４８５总线与上位机通信，接受命令和上传数　

据。　

上位机系统功能：上位机系统的采集周期为３０ｓ，在这　

期间分别采集８个下位机水位的数值：同时在这周期内通　

过数码管显示每个下位机水位数值和观测点号；通过控制　

２００８正　第１期　仪表技术与　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　２００８　Ｎｏ．１　

基于ＦＰＧＡ控制单片机接口的远程监测系统　

于坤林　，陈曾平　

（１．长沙航空职业技术学院，湖南长沙４１０１２４；２．国防科技大学ＡＴＲ国家实验室，湖南长沙４１００７３）　

摘要：介绍了基于ＦＰＧＡ控制单片机接口实现远程监测系统的设计。该系统采用双ＣＰＵ结构，下位机负责采集现场　

数据，上位机控制和监测下位机，ＦＰＧＡ作为下位机接口的控制芯片实现现场数据采集、数据液晶显示等工作。通过　

ＲＳ４８５总线实现上下位机的远程数据通信。　

关键词：单片机；ＦＰＧＡ控制；双机通信；远程监测　

中图分类号：ＴＰ２１２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—１８４１（２００８）０１—００６０—０３　

Ｒｅｍｏｔｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ＭＣＵ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　

ＹＵ　Ｋｕｎ—ｌｉｎ。，ＣＨＥＮ　Ｚｅｎｇ—ｐｉｎｇ　

（１．Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１２４，Ｃｈｉｎａ；　

２．ＡＴＲ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂ，Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１００７３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ＭＣＵ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｗｉｔｈ　ＦＰＧＡ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｗｏ　ＣＰＵ　ｗａｓ　

ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ、Ｔｈｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ＣＰＵ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｌｏｃａｌ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｄａｔａ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ＣＰＵ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

仪器仪表用户　

文章编号：１６７１－１０４１（２００６）０６－００２１－０２　

单片机控制远程数据采集系统设计　

孙莹　（沈阳建筑大学信息与控制工程学院，辽宁沈阳１１０１６８）　摘要：本文提出并设计了基于ＧＰＲＳ网络通信的远程数据采墒系统，主要　论述了采用ＡＴ８９Ｃ５２单片机控制ＧＰＲＳ模块（Ｇ２０）利用短消息传输来实　现远程数据采集系统的方案。阐述了系统的工作原理，硬件软件设计及相关　技术问题。　关键词：数据采集；ＧＰＲＳ；短消息：单片机　中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ｒｅｍｏｔｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂｙ　ｓｉｎｇ　ｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍＩＣｒＯＣＯｍＰｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒＯＩ　ＳＵＮ　Ｙｉｎｇ　（Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．，　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ａｒｃｈ．ａｎｄ　Ｃｉｖ．Ｕｎｉｖ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１６８，　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｒｅｍｏｔｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　Ｏ１＂１　ＧＰＲＳ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｄｉｓｓｅｒｔａｔｌｏｎ，ｉｔ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｃｈｉｅｆｌｙ　ａ　ｓｃｈｅｍｅ．ｗｈｉｃｈ　ｕｓｅｓ　ＡＴ８９Ｃ５２　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｇ２０　ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ＳＭＳ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉ　ｏｎ．Ａｌｓｏ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｗｅｒｋ　ｐｄｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏ　ｒｒｅｌａｔｉｖｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ＧＰＲＳ：ＳＭＳ：ＳＩｎｇＩｅ－Ｃｈｉｐ　ＭｉｃｒｏｃＯｍｐｕｔｅｒ　１　引言　随着通讯事业的发展，我国已建成了覆盖全国的ＧＳＭ数字蜂　窝移动通信网，ＧＳＭ网络中重要发展的ＧＰＲ＿Ｓ网络也已经投入　使用．所以．本课题提出井设计了基于ＧＰＲＳ网络通信的远程数　据采集系统。采用ＧＰＲＳ无线通信方式，实现远程数据采集系　统，使得系统应用更灵活、并且大大降低了成本。本课题的完成对　帮助解决利用先进的技术实现监控系统，对工业测控、环境监测以　及国防技术均有相当重要的价值。　２数据采集系统的组成【１１　本系统的构建需要满足能完成一些基本的远程数据采集和传输　的要求，同时考虑满足市场发展及经济调度的需求，具备一些开关　量的输入输出控制功能和抗干扰能力　根据系统需求，系统需要提　供的功能如下：　（１）采集功能：对经过传感器和变送器转变的标准电压或电流　信号，进行　Ｄ转换，变成数字化的数据，这些数据可以通过单　片机以短消息方式进行ＧＰＲＳ远程传送。　（２）短消息提交数据功能：可以定时发送或控制中心指定查　询，也可为主机轮询方式。　（３）控制中心数据库：记录每个终端情况并对数据进行必要的　处理　．　（４）控制中心远端控制功能：控制中心可以通过短消息对终端　发送方式、数据格式、　主机号码等进行修改，并实现开关量的输　入去控制开关量的输出。　系统体系结构框图如图１所示。　远程数据采集终端由传感器、单片机、ＧＰＲＳ通信模块等组　成，完成环境数据的采集、处理和传输。中心数据处理模块由