哈尔滨工业大学——基于LPC2131的电动车远程监控系统的设计——择第三章 系统硬件部分的设计1

基于车联网的车辆远程控制系统设计张东伟;王文扬;杜明星;魏克新【摘要】围绕当前智慧交通和信息技术领域的研究发展趋势,研究并设计了一种基于车联网的车辆远程控制系统.在给出系统总体结构设计的基础上,介绍了系统中车辆云服务平台的搭建及车载终端的硬件设计方案和功能实现,并在移植Linux系统的基础上设计了车载终端软件结构,重点介绍了应用层多线程的设计思路和线程间通信与同步的方法.经过实验测试,系统运行稳定可靠,实现了对车辆的远程控制及信息交互.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】5页(P67-71)【关键词】车联网;云服务器;车载终端;Linux;远程控制【作者】张东伟;王文扬;杜明星;魏克新【作者单位】天津理工大学,天津 300380;中国汽车技术研究中心,天津 300300;天津理工大学,天津 300380;天津理工大学,天津 300380【正文语种】中文【中图分类】TP2710 引言随着社会的发展，汽车保有量持续增长，汽车已经变成人们除“家与办公室”以外的第三个重要空间。

继智能家居之后，作为日常出行的主要交通工具，人们越来越关注车辆操控的智能化与便捷性。

然而现有大多数交通信息服务系统存在着信息采集有限、分析处理简单、传输发布不及时等问题，未能实现交通系统的充分协调与优化。

车联网的出现为车辆的智能化控制提供了有效的契机，车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-车、车辆与互联网之间，进行无线通信和信息交换，以实现智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务的一体化网络[1]。

本文研究并设计的一种基于车联网的车辆远程控制系统能够实现对入网所有车辆的属性信息和动、静态信息进行实时查询和利用，并根据不同需求对整合网络内的车辆主动实施信息共享、智能化管理和控制[2,3]，并为用户提供实时准确的车辆信息、路况信息、车辆位置信息和多元化的流媒体服务。

1　概述智能小车也称为轮式机器人，作为现代的新发明，也将是以后的重要发展对向，它可应用于科学勘探，救援搜寻，可移动机器人等等的领域。

本设计的智能环境监测小车的市场前景在于仓储楼宇的监控，勘探的环境监测，消防的救援救灾等方面。

1.1　系统总体设计方案1.1.1　系统实现的主要功能系统实现的功能主要在于两个方面，一是智能小车的远程控制，在同局域网下通过指令实现小车的方向控制。

二是环境监测的功能，实现在PC 机或移动端的浏览器可查看摄像头正在录制的视频；单片机通过温湿度传感器对周边环境的温湿度进行数据测量。

1.1.2　系统硬件的框架整个系统由视频监控，温湿度测量，小车方向控制组成，在小车的框架组装完成后，树莓派3B+与副处理器STC15W4K56S4单片机通过串口通信，可在PC 机上对小车的行迹进行控制；单片机通过DHT11连接的I/O 口可采集周边环境的温湿度，使用了keil uvision4软件进行代码的编写和调试，STC-ISP 软件和USB 数据线进行代码烧录。

2　开发环境搭建2.1　树莓派操作系统树莓派官网发布了多个Raspbian 镜像操作系统，首先要选择合适CSI 摄像头的镜像系统，在Windows 下通过Win32DiskImager 将IMG 文件写入SD 卡中。

将烧写好的SD卡插入树莓派后，给开发板上电，通过Advanced IP Scanner软件扫描出开发板的IP 地址为192.168.43.80，再通过远程桌面连接输入IP 地址登录界面。

2.2　编程环境的搭建将形成的HEX 文件通过STC-ISP 单片机下载编程烧录软件。

STC-ISP 是针对STC 系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC 单片机，使用简便，现已被广泛使用。

该软件还带有串口调助手，用USB 转TTL 可在PC 上看到COM 端口，使用端口可进行数据的收发调试，形成白盒调试方法。

第17期2023年9月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.17September,2023作者简介:祝必梁(1988 ),男,浙江金华人,工程师,硕士;研究方向:物联网,两轮电动车智能化㊂智能两轮电动车VCU 中控系统设计祝必梁(浙江利尔达物联网技术有限公司,浙江杭州311121)摘要:VCU 是实现车辆控制决策的核心电子控制单元㊂文章介绍的两轮电动车VCU 在防盗器功能上结合了GPS 定位㊁GPRS 网络通信㊁BLE 蓝牙通信控制系统㊂VCU 配合云服务器㊁手机终端可以实现数据实时查看,GPRS 网络通道可以实现远程控制车辆,近场无网络时可以用BLE 蓝牙通道控制车辆㊂关键词:智能中控;VCU ;电动车中图分类号:TP319㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀电动车智能化已慢慢从新能源汽车衍生到两轮电动车上[1]㊂传统两轮电动车智能化体验弱,随着客户对两轮电动车智能化的接受程度越来越高,智能改造升级也跟随新能源汽车的脚步不断升级㊂据中国自行车协会数据,2021年电动两轮车保有量为3.4亿辆,市场规模达800亿元㊂但整个行业智能化渗透率不足5%,市场前景广阔,智能化转型升级正处于风口中㊂1㊀系统整体设计概述㊀㊀VCU 中控系统主控由BLE 芯片FR8018HA 和CAT1模组NT26U 组成㊂FR8018HA 芯片支持Open 开发,负责BLE 通道的通信和VCU 控车全部逻辑㊂NT26U 是一款适用于TDD -LTE/FDD -LTE 多网络制式CAT1模组㊂NT26U 也支持Open 开发,主要负责GPRS 网络通道通信和GPS 数据采集㊂除了BLE 通道和GPRS 通道通信外,VCU 还有和电机控制器通信的485通道㊂2㊀主控模块2.1㊀CAT1模组NT26U㊀㊀NT26U 是利尔达的CAT1模组,供电电压为3.3~3.8V,采用FreeRtos 系统㊂CAT1和BLE 芯片通过UART 串口交互,CAT1串口接收的BLE 数据并通过GPRS 网络通道上传服务器,服务器数据下发CAT1数据透传给BLE 芯片,这样就间接实现了BLE 主控芯片和服务器网络通信㊂服务器原始定位信息是由定位模组L76K 通过NMEA 数据输出给NT26U,NT26U 对数据解析后上报给服务器㊂2.2㊀BLE 芯片FR8018HA㊀㊀FR8018HA 是富瑞坤的BLE 芯片,支持蓝牙V5.1㊂VCU 中控所有的控车主逻辑都由FR8018HA 芯片控制完成㊂BLE 芯片的外部通信部件有:手机㊁电机控制器㊁433钥匙㊂手机无网络状态可以选择BLE 通道和VCU 通信㊂电机控制器接收VCU 485查询指令,返回包括速度㊁里程等信息,485模块由FR8018HA 主控㊂433无线钥匙的解码信号是输出给BLE 芯片解析识别㊂VCU 中控基本控车功能有:电门ACC 控制㊁锁电机㊁轮动检测㊁一键启动按键㊁超速报警㊁震动检测㊁语音播放㊂FR8018HA 主控功能,如图1所示㊂图1㊀FR8018HA 主控功能3㊀GPS定位模块㊀㊀GPS定位模块采用L76K模组,模组电压范围为2.7~3.4V,典型值为3.3V㊂L76K可实现高灵敏度㊁高精度定位以及对定位信号的快速跟踪和捕获㊂L76K启动后定时1s输出NMEA0183数据㊂NMEA 0183是美国国家海洋电子协会为全球定位系统制定的一套标准通信协议㊂4㊀外设通信模块㊀4.1㊀433M无线模块4.1.1㊀发送模块㊀㊀电动汽车的遥控钥匙大多采用433M小无线通信㊂小无线通信需要一个发送端,一个接收端,一发一收实现数据传输通信[2]㊂发送端以遥控钥匙形式存在,采用专用的编码芯片设计,以HS5130为例:按键输入引脚K0~K3,供电引脚Vin/Vss,编码输出脚TXD㊂4.1.2㊀接收模块㊀㊀接收端接收433无线信号输出解码信号㊂解码信号输入给BLE芯片软件解析㊂中控接收模块采用集成YRB45超外差无线接收模块㊂按照发送的编码数据,字码波形有3种位码:(1)同步位syn码㊂高电平8.8a,低电平272.8a㊂(2)数据位 0 码㊂高8.8a,低26.4a㊂(3)数据位 1 码㊂高26.4a,低8.8a㊂a=35μs(可调)位码先发高电平后发低电平㊂每一帧信号字码有25位,其中有20位地址位,4位数据位和一个同步位组成㊂应用中接收端有很多无序干扰信号,BLE芯片须经过软件滤波提取正确的433信号㊂首先,需要滤除干扰信号查找syn码㊂观察有效波形和干扰波形得知有效波形syn码两个上升沿之间的脉宽是T=281.6a,a=35μs,T=9.8ms㊂干扰波形杂乱无序上升沿和上升沿的间隔大都没达到9ms,查找syn时有效条件T1上升沿间隔9~11ms,它可滤除基本干扰波形,识别到正确的syn㊂其次,需要识别data位㊂data位的位宽都是35.2a, 1 码在上升沿后17.6a的电平是高电平, 0 码在17.6a的电平是低电平,通过上升沿中断间隔17.6a采样电平就可以判断出当前数据位码㊂正常检测到一帧24位码后存储数据重新开始syn检测,采集数据时如果存在干扰信号超时70.4a没有检测到上升沿就认为异常,重新开始检测syn㊂433解码软件流程如图2所示㊂4.2㊀BLE通信㊀㊀BLE和App的交互包括3部分:BLE连接㊁鉴权㊁应用数据收发㊂BLE建立连接包含5个步骤:(1)从机广播发送ADV_IND PDU(包含了从机蓝牙地址)㊂(2)主机发送扫描请求SCAN_REQ PDU(包含了从机和主机蓝牙地址)㊂(3)从机收到扫描请求后同一个信道上回复SCAN_RSP PDU㊂(4)主机接收到扫描回复信息后发送CONNECT_REQ PDU信息㊂图2㊀433解码流程(5)广播者接收到CONNECT_REQ PDU后确认建立连接㊂系统层连接后App和BLE要进行鉴权确认双方身份合法㊂鉴权流程通过AES等对称加密方式实现消息认证㊂通信双方共享一个对称密钥,由发送方生成一个MAC值,附在消息后面,接收方计算收到消息的MAC㊂如果和收到的MAC一致,则说明没有被篡改,并且能确认发送方一定拥有相同的密钥,即认证身份㊂鉴权成功App就可以和BLE进行应用数据的交互控制车辆㊂4.3㊀GPRS通信㊀㊀GPRS通道和服务器的交互也包含3个过程: (1)智能设备主动向IoT平台发起TCP连接,与Slot 服务器建立TCP Socket连接㊂(2)连接IoT平台后,发送认证平台请求,上传OpenID㊁ProductID以及ProductKey认证平台的身份㊂成功认证平台身份后,向平台发起入网请求㊂(3)成功入网后,设备与应用便可以进行数据交互㊂4.4㊀485通信㊀㊀骑行数据行驶总里程㊁单次里程㊁行驶的速度以及电机控制器状态等信息需要VCU中控通过485定时查询电机控制器信息获取㊂485属于半双工差分信号,可实现多机通信,VCU目前只连接了电机控制器,按照不同需求可以扩展连接实现多机通信[3]㊂5㊀基本控车㊀㊀ACC控车电路用于对整车启动㊁熄火控制㊂检测ACC电路用于确认车辆的电源实际开关状态[4]㊂ACC控车原理如图3所示㊂ACC_Ctrl连接BLE芯片IO输出脚,输出高电平VBAT_ADC(电源电压)通过MOS管Q9导通到ACC 给整车供电,输出低电平Q9管断开,熄火㊂ACC_Det图3㊀ACC控车及检测原理连接BLE芯片IO输入脚,当ACC上有电源电压时,检测到低电平,ACC没有输出时检测到高电平㊂项目中ACC控制的命令入口有433钥匙㊁App㊁一键启动㊁机械钥匙㊂前3种都是通过VCU控制ACC_Ctrl来实现,机械钥匙是通过电池电源直接接入ACC打开整车电源㊂这里需要注意少数车型熄火时由于有较大车载电容而放电较慢,这时无论ACC_ctrl 还是机械钥匙关闭电源,到ACC_Det识别从低电平到高会有一个延时时间,从而影响关机音效和LED 熄火指示㊂实际测试中车载电容大熄火时ACC也会马上掉到12V以下,然后放电变缓最终掉电到0.5V 以下需要1s的时间㊂如果需要兼容这种车型ACC 检测电路可以调节电阻R67㊁R71把Q11的导通电压控制在ACC18V以上㊂如Q11VGSon>1V导通则R67可选51k,R71选3k,ACC=18V时VGSon=18ˑ3/54=1V㊂电压掉到18V以下ACC_Det就会立刻识别到车辆熄火状态,中控工作电压是24~90V也㊀㊀不会对正常的ACC输出有影响㊂VCU其它控车还有一键启动,包含两部分:按键读取和LED驱动㊂按键读取就是普通开关检测,检测到低电平认为开关按下㊂LED驱动原理和ACC控制输出原理一致,设防LED熄灭,撤防1s慢闪,启动常亮㊂轮动信号检测:检测到下降沿是认为处于骑行状态,如果规定时间内没有检测到下降沿则认为是处于静止状态㊂超速报警检测:新国标电动车需要有超速报警提示功能[5],中控只需要检测电机控制器输出超速提示IO电平即可,高电平输出报警声㊂震动检测:震动时内部弹簧会不断地将传感器两个接口像开关一样导通断开,VCU中控通过检测IO电平边沿变化判断车辆的震动状态㊂6㊀结语㊀㊀VCU中控不仅含有传统控车,还有GPRS网络通道和BLE蓝牙通道控车功能,可提高用户智能化体验㊂参考文献[1]黄晓东,许丰,邱亚楠,等.电动自行车智能化现状发展与未来[J].新能源科技,2015(6):18-22. [2]王志霞.基于MSP430的433MHz无线收发模块设计[J].办公自动化,2020(24):29-30.[3]石飞,王甲,阮颐.一种实现无极性RS-485通信的探讨[J].集成电路应用,2018(6):18-20. [4]李亚勇,蔡英凤,陈龙,等.考虑前后方车辆行驶状态的ACC系统控制方法[J].汽车工程,2019(8): 865-871.[5]黄鑫.电动自行车新国标出台有望减少超标车引发的事故[J].新能源科技,2018(2):12-13.(编辑㊀姚㊀鑫)Design of VCU central control system for intelligent two wheel electric vehiclesZhu BiliangZhejiang Lierda Internet of Things Technology Co. Ltd. Hangzhou311121 ChinaAbstract VCU is the core electronic control unit that implements vehicle control decisions.The two wheeled electric vehicle VCU introduced in this article combines GPS positioning GPRS network communication and BLE Bluetooth communication control system in terms of anti-theft function.VCU in conjunction with cloud servers and mobile terminals can achieve real-time data viewing GPRS network channels can achieve remote control of vehicles and BLE Bluetooth channels can be used to control vehicles when there is no network in the near field.Key words intelligent central control VCU electric vehicle。

基于单片机的远程监控系统的终端设计摘要电梯作为一种常用的垂直交通工具，伴随着城市的发展而迅速增加，其应用是日益广泛的。

然而每个电梯运行状况的好坏会直接影响城市居民的生活质量和工作效率，同时更是影响着城市经济的可持续发展和人民生命安全，因此就产生了对电梯设备进行远程监控的要求。

凭借监控系统来获得关于电梯系统的实时运行状况信息，可以防止电梯溜梯、困人、冲顶、蹲底、过载等情况突发时不能及时排除故障而带来更多无法预知的灾难。

显然，传统的相对落后的监控手段（电梯工人的巡检）早已跟不上城市发展的步伐。

近些年来，随着单片机技术和自动控制理论的迅速发展，基于单片机的远程监控已经成为电梯发展的必然趋势。

因此，研究及开发基于单片机的多电梯远程监控系统具有一定的意义。

本文首先对国内、外的远程监控系统相关理论进行了深入的研究，并在分析和研究电梯远程监控系统基础之上，提出了本文要研究的主要内容，即设计了一种以AT89C51为架构的多电梯远程监控系统，该系统可以实现远程现场的实时监控及数据的采集，并且在监测和显示电梯运行状态的各种参数的同时，可以实现远程登录和监控。

基于单片机的多电梯远程监控系统，主要是用来监控电梯的运行情况，根据电梯发出的信号，及时的做出反应，并进行相应的处理。

根据系统需要，所运用到的外围电路主要包括电源模块、温度电路模块、报警电路模块、视屏采集模块、RS-485通信模块和LCD显示模块，再根据有关单片机和数据采集传输方面的知识，利用C语言编程，完成远程监控的设计。

我认为在未来，电梯系统会是向智能化方向发展的，主要有以下特征：以人为本的通用化设计理念，统一化设计的趋势，应付突发性灾难的能力。

关键词：多电梯；远程监控；数据采集；LCD显示模块Microcontroller-based remote monitoring system terminal designAbstractAs a common vertical lift transport,along with the rapid increase in the city's development, its application is becoming widespread. However, the status of each elevator operation will directly affect the quality of life of urban residents and work efficiency, but also affect the sustainable development of the city's economy and people's lives, and therefore created a demand for elevator equipment for remote monitoring requirements. With the elevator control system to obtain information about the real-time operational status information, you can prevent the elevator slip ladder, trapped people, hoisting, etc. sudden end squatting can not timely troubleshooting and bring more unpredictable disaster. Obviously, the traditional means of monitoring the relative backwardness (elevator workers patrol) already can not keep up the pace of urban development. In recent years, with the chip technology and the rapid development of automatic control theory, Microcontroller-based remote monitoring has become an inevitable trend of development elevator. Therefore, the research and development of microcontroller-based multi-elevator remote monitoring system has a certain significance.Firstly, the domestic and foreign remote monitoring system related theories in-depth research and analysis and research elevator remote monitoring system based on the proposed main content of this paper to study, namely AT89C51 for the design of a framework Multi elevator remote monitoring system, the system can achieve real-time monitoring and remote site data collection, and in the monitoring and display running the elevator at the same time the various parameters, you can achieve remote login and monitoring.Microcontroller-based multi-elevator remote monitoring system is mainly used to monitor the operation of the elevator, the elevator signals, timely response, and make the appropriate treatment. According to the system, as applied to the peripheral circuit includes a power supply module, the temperature circuit module, the alarm circuit module, screen capture module, RS-485 communication module and LCD display module, according to the SCM and data acquisition and transmission of knowledge, the use of C programming language, complete remote monitoring design. I think in the future, the elevator system is to provide intelligent direction, mainly has the following characteristics: people-oriented universal design concept, unified design trends, the ability to deal with unexpected disasters. Keywords: multiple elevators; remote monitoring; data collection; LCD display module目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 国内外研究现状 (2)1.1.1 国内外现状及存在问题 (2)1.1.2 目前电梯监控系统的分类 (3)1.1.3 多电梯远程监控系统的发展趋势 (4)1.2 课题的研究意义和内容 (4)1.2.1 课题的研究意义 (4)1.2.2 课题研究的内容 (4)第2章多电梯远程监控系统结构概述 (6)2.1 远程监控系统整体结构设计及实现功能 (6)2.1.1 远程监控系统整体架构 (6)2.1.2 功能概述 (7)2.2 远程监控系统设计概述 (8)2.2.1 硬件设计概要 (8)2.2.2 软件设计概要 (9)第3章多电梯数据终端控制器的硬件设计 (11)3.1 数据终端控制器芯片选择与介绍 (11)3.1.1 主芯片选择 (11)3.1.2 AT89C51主芯片的介绍 (11)3.2 控制系统的主要外围电路 (13)3.2.1 电源模块 (13)3.2.2 报警电路模块 (15)3.2.3 单片机最小系统 (15)3.2.4 LCD显示模块 (16)3.2.5 视频采集模块 (19)3.2.6 基于RS-485的通信模块 (20)3.2.7 键盘电路的选择 (21)第4章多电梯远程监控系统的软件设计 (23)4.1 软件设计思路 (23)4.2 控制系统的主要软件设计 (24)4.2.1 报警电路 (24)4.2.2 主要的串行通讯程序 (25)4.2.3 LCD显示程序 (26)第5章系统调试 (30)结论与展望 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)附录A 系统总图 (34)附录C 外文文献及译文 (35)附录D 主要参考文献及摘要 (41)附录E 主要源程序 (43)插图清单图2-1 远程监控系统总体结构图 (6)图2-2 硬件设计结构图 (8)图2-3 电梯监控终端设计流程图 (9)图2-4 软件设计流程图 (10)图3-1 AT89C51主芯片引脚图 (12)图3-2 电源电路 (14)图3-3电源供给分布设计图 (15)图3-4 报警电路模块 (15)图3-5 单片机最小系统 (16)图3-6 LCD与单片机的连接图 (17)图3-7 LCD1602的管脚图 (17)图3-8 S3C2440管脚图 (19)图3-9 与上位机通信的接口电路图 (20)图3-10 RS-485芯片引脚 (21)图3-11 独立式按键键盘 (22)图3-12 矩阵式按键键盘 (22)图4-1 软件设计流程图 (24)图4-2 LCD显示流程 (26)图5-1 KEIL编程部分程序 (30)图5-2 系统总体结构图 (30)表格清单表3-1 LCD的控制指令表 (18)引言随着科学技术和市场经济的快速发展，电梯作为高层建筑必不可少的组成部分，已经成为与人民群众的生活、生命和财产安全息息相关的垂直交通工具。

本科毕业设计（论文）题目基于单片机的远程监测系统设计学生姓名专业班级学号7院（系）本科毕业设计任务书题目基于单片机的远程监测系统设计专业范主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：随着微电子技术和通信技术的发展，远程检测和控制得到了广泛应用，比如无人值守设备的状态远程检测，远程智能家电等，本远程检测系统用来检测远程设备的电压和电流，要求系统能够实时检测并显示远程设备的电压和电流值，当电压和电流值在某一范围之外，发出报警信号。

另外，要求采用PTR2000完成远程数据的传输。

基本要求：1.查阅资料和消化资料2.翻译相关英文资料3.系统的硬件设计4.系统的软件设计5.完成论文主要才考资料：《智能仪器》《单片机原理与接口技术》《基于单片机的智能系统设计与实现》完成期限：2011.02 ～2011.06指导教师签名：专业负责人签名：2011年 2 月 16 日基于单片机的远程监测系统设计摘要无线远程监测系统是在传统监测系统的基础上，结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型监测系统。

本设计主要用于监测水房锅炉水温，它的采集部分用AD590温度传感器进行数据采集，远程数据传输采用具有自主收发功能的PTR2000来发送和接收数据。

A/D转换运用了一种新型的8051单片机STC12C5A60S2,这种芯片本身具有A/D转换功能，节省了元器件。

STC12C5A60S2相比普通8051单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰的优点。

关键词远程监测PTR2000 STC12C5A60S2 A/D转换Remote monitoring system based on single chip designAbstractWireless remote monitoring system is the basis of traditional monitoring system, combining the wireless communication technology and information processing technology and developed new monitoring system. This design is mainly used for monitoring the water, it booth boiler with AD590 temperature sensor collection part for data collection, remote data transmission with independent transceiver function by PTR2000 to happen and receive data. A/D conversion using A new type of the 8051 microcontrollerSTC12C5A60S2, the chip itself has A/D conversion functions, save the components.STC12C5A60S2 compared to common 8051 monolithic integrated circuits with speed, low power consumption, strong anti-jamming advantages.Key words remote monitoring STC12C5A60S2 A / D conversion PTR2000目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................ I I 1 绪论 (1)1.1 远程监控 (1)1.2 课题意义 (2)2 总体方案设计 (3)3 系统硬件设计 (4)3.1 数据采集电路 (4)3.2 A/D转换电路结构及原理 (5)3.3 STC12C5A60S2系列单片机总体介绍 (8)3.3.1 STC12C5A60S2系列单片机简介 (8)3.3.2 STC12C5A60S2系列单片机的内部结构 (10)3.3.3 STC15C5A60S2的引脚及功能描述 (11)3.4 PTR2000 发送与接收模块 (13)3.4.1 PTR2000简介 (13)3.4.2 PTR2000硬件连接 (17)3.5 单片机的最小系统 (19)3.6 数码管显示电路设计 (20)3.7 报警电路设计 (21)4 系统软件设计 (21)4.1 数据采集及A/D处理流程图 (21)4.2 PTR2000发送和接收流程图 (22)4.3 数码管显示程序 (25)总结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录1 发送部分原理图 (30)附录2 接受部分原理图 (31)附录3 A/D转换部分程序代码 (32)附录4 PTR2000发送部分程序代码 (34)附录5 PTR2000接收部分程序代码 (36)附录6 数码管显示部分程序 (39)1绪论1.1远程监控远程监控顾名思义分为“监”和“控”，监测和控制之意，本设计只要求对一个设备就行远程的监测，控制部分并未要求，但是监测与控制历来都是一体的，监测属于监控系统的一部分，因此，对监测的系统介绍也就是监控系统的阐述。

北京工业职业技术学院机电系毕业论文基于PLC的智能交通灯监控系统设计摘要目前，我国许多大中城市的交通压力都非常大。

部分交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或璧事记录不确切。

所以，改善与提髙现有的交通系统工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。

本设计主要设计利用PLC来实现十字路口交通灯的控制与监控。

通过交通中心的主机根据具体城市各路口的需要控制各个十字路口的PLC,从而控制十字路口交通灯的变化，以及对各个路口的安全状况进行监控，监控机动车是否违章、是否肇事，并把记录的结果存储、上传和处理。

本设计的上位机采用PC机，使用VB高级语言做监控界面。

通过安装在十字路口的监控设备以及移动电子监控设备，对各个十字路口的安全状况进行监控。

下位机采用德国西门子的S7-200系列的CPU226做主机，配以扩展模块EM222。

设计中采用S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN3. 2进行编程。

采用顺序功能图与梯形图相结合的方法设计程序。

实现对城市十字路口的合理控制与监控。

关键词：PLC控制系统；梯形图；交通灯目录论 .............................................................................. .. (4)第 1 章交通灯的发展现状 (5)1.1交通灯监控系统的设计意义 (5)1.2PLC 控制设计内容及任务 (6)第 2 章交通灯系统总体方案论证 (6)2. 1 单片机系统控制 (6)2.2可编程序控制器控制 (9)2.3继电器接触控制 (1)3第 3 章系统硬件设计 (13)述...............................................................................3.2输入和输出点的分配表 (14)3.3PLC 接线图及梯形图 (15)3.4交通信号灯程序介绍 (16)第 4 章设计总结 ............................................................................. .. (18)引言可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

基于ESP32的远程环境监测系统的设计目录1. 系统概述 (2)1.1 项目背景 (3)1.2 项目目标 (4)1.3 系统设计理念 (5)2. 硬件设计与选择 (5)2.1 ESP32选型与介绍 (7)2.2 其他硬件组件介绍 (8)2.3 硬件连接与电路设计 (9)3. 软件设计与实现 (11)3.1 系统架构设计 (12)3.2 主要功能模块设计 (13)3.2.1 数据采集模块 (15)3.2.2 数据传输模块 (17)3.2.3 数据处理与展示模块 (18)3.3 ESP32软件开发 (20)4. 环境监测参数设定与校准 (21)4.1 各环境监测参数的意义及测量方法 (23)4.2 各参数的校准方法和标准值设定 (24)5. 系统集成与测试 (26)5.1 各硬件模块的集成测试 (27)5.2 全系统的功能性测试 (29)5.3 对系统的性能和稳定性进行评估 (30)6. 结果分析与展望 (32)6.1 结果分析 (33)6.2 问题与改进措施 (34)6.3 对未来工作的展望和期待 (36)1. 系统概述随着物联网技术的快速发展，远程环境监测系统在现代生活中扮演着越来越重要的角色。

基于ESP32的远程环境监测系统是一种集成了先进的物联网技术和嵌入式开发技术的系统，旨在实现对环境参数的实时监测和远程控制。

本设计旨在提供一种高效、可靠、灵活的环境监测解决方案，适用于各种应用场景，如智能家居、农业温室、工业监控等。

该系统主要由ESP32微控制器为核心控制模块，集成了传感器、无线通信模块以及用户界面等组件。

传感器负责采集环境参数，如温度、湿度、光照等；无线通信模块则通过无线网络将数据实时传输到服务器或移动端；用户界面提供直观的操作界面，方便用户实时监控和控制环境。

系统还具备数据存储和分析功能，以便对历史数据和实时数据进行管理和分析。

高效性：通过ESP32强大的处理能力和高效的算法，实现数据的快速处理和分析。

大连理工大学本科毕业设计（论文）基于nRF2401的无线远程监控系统Remote Wireless Monitoring System Based on nRF2401学院（系）：电气工程与应用电子技术系专业：电气工程及其自动化学生姓名：董琳琅学号：200485123指导教师：刘蕴红评阅教师：牟宪民完成日期：大连理工大学Dalian University of Technology摘要近年来随着科技的飞速发展，远程无线监控系统在现代生活中不断成熟和完善。

这个系统建立在无线收发模块PTR2000的基础之上。

它是超小型，超低功耗，高速率无线收发数传模块，灵敏度高，具有两个频道，特别满足需要多信道工作的特殊场合，它可完成点对点传输的数据采集，用于工业控制；数据采集；遥控；遥测；无线抄表；门禁系统；小区传呼；工业数据采集系统；小型无线数据终端；无线遥控系统；水文气象监控和机器人控制中。

本文研究的远程无线监控系统是由PTR2000的无线收发系统、单片机AT89S51的下位机控制系统和LabVIEW的上位机监控系统构成的远程无线温度巡检系统。

此系统可分为四个信息处理过程实现无线传输，首先通过ADC0809的模数信号的转换，然后信号传输到数码管显示电路，同时，单片机将信号传输给无线传输模块PTR2000。

此片PTR2000再将信号无线传输给与电脑相连的那片PTR2000，最后由基于LabVIEW的上位机监控系统进行监控。

综上所述，本设计系统提出了一种简单，高效并且能够被广泛应用的远程无线监控体系。

关键词：单片机；无线；远程；LabVIEW；nRF2401Remote Wireless Monitor System Based on nRF2401AbstractWith the rapid development of science and technology, Remote Wireless Monitor Systems are maturing and becoming ever more prevalent in modern life. The Remote Wireless Monitor System presented here is based on the PTR2000 Remote Wireless Model. It is a microminiature, low power, high speed, and highly sensitive wireless dispatcher with two channels and the capability to satisfy the need for many channels operating at the same time. The system can connect to a single chip directly and perform node-to-node data collection. Remote Wireless Monitors are widely applicable with uses spanning: industry control, industry data collection, remote control, remote measurement, wireless data exchange, gate ban systems, radio transceivers, mini wireless data terminals, wireless remote control systems, weather monitors, and robot control.The Remote Wireless Monitor System presented can be conceptually divided into several components: the PTR2000 Remote Wireless Model, the LabVIEW software system, and the AT89S51 MCU. This system realizes wireless communication through a four-step operation. The signal is first detected by the ADC0809. Following signal detection, the data is simultaneously forwarded to the LED display board and the AT89S51 MCU. The AT89S51 MCU acts as a control unit, passing the data to PTR2000, which transmits the signal to the receiving party through wireless communication. This signal is then processed by the receiving party’s LabVIEW software. Together, these operations and components create a simple, effective, and widely applicable Remote Wireless Monitor System.Key Words: Single chip; Wireless; Remote; LabVIEW; nRF2401目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2本课题的主要研究内容 (1)2现有无线通信系统 (3)2.1无线通信技术的发展 (3)2.2无线通信技术的种类 (6)3远程无线温度巡检监控系统 (9)3.1系统特点 (9)3.2系统功能 (10)3.3系统构成 (12)4无线传输 (13)4.1 nRF2401无线射频收发一体芯片 (13)4.2 基于PTR2000无线通信数传系统 (16)4.3天线的设计 (20)4.4元器件参数 (21)5系统下位机的设计 (23)5.1硬件的设计 (23)5.1.1CPU基本单元设计 (23)5.1.2数码管显示电路的设计 (26)5.1.3温度信号电路的设计 (27)5.1.4串行接口电路的设计 (29)5.1.5电源电路的设计 (29)5.2软件的设计 (30)5.2.1主程序流程图 (30)5.2.2无线传输程序 (31)5.2.3温度巡检流程图 (32)5.2.4显示子程序流程图 (33)5.2.5定时中断子程序流程图 (34)6系统上位机的设计 (35)6.1 LabVIEW概述 (35)6.2 LabVIEW与单片机串行通信 (35)6.2.1LabVIEW与单片机串行通信概述 (35)6.2.2 LabVIEW部分设计 (36)6.2.3 单片机通信串口的部分设计 (39)6.3 监控界面设计 (39)7 系统调试 (43)结论 (44)参考文献 (45)附录A 系统程序 (46)附录B 系统硬件电路实物图 (52)致谢 (54)1绪论1.1课题研究的目的和意义随着现代社会经济的迅速发展，经济和高效是工作中必须考虑的条件。