大氣質量遠程監測系統設計

電氣自動化論文編號:ZD605 論文字數:24426,頁數:57，有外文翻譯，原理圖，

目 錄
第1章 概述 1
1.1空氣質量監測的國內外發展現狀和研究意義 1
1.2空氣質量參數的遠程監測系統所采用的技術路線 2
第2章 系統硬件電路設計 3
2.1 系統總體結構框圖 3
2.2器件選型介紹 4
2.3 CPU模塊設計 6
2.4 時鐘電路設計 7
2.5 數據采集模塊設計 8
2.5.1 AD7705概述 8
2.5.2 AD7705接口電路設計 9
2.6 人機界面設計 11
2.6.1 概述 11
2.6.2 接口信號說明 11
2.6.3 液晶顯示模塊接口電路設計 12
2.7 MODEM通信接口設計 13
2.7.1 通信接口模塊 13
2.7.2 多機通信 14
2.8 程序下載模塊接口設計 16
2.8.1 AT89S8252單片機并行編程 16
2.8.2 AT89S8252單片機串行編程 16
2.9 復位電路設計 18
2.10 電源設計 18
第3章 系統軟件設計 20
3.1 系統的軟件框架 20
3.2 軟件主模塊設計 20
3.3 顯示模塊設計 24
3.4 數據采集模塊程序設計 27
3.4.1 AD7705的初始化程序設計 27
3.4.2 讀取AD7705結果的程序設計 30
3.5 MODEM通信模塊程序設計 34
3.5.1 MODEM與AT指令 34
3.5.2 MODEM的初始化程序設計 35
3.5.3基于 MODEM的遠程數據傳送程序設計 35
3.6 基于軟硬件看門狗的容錯性設計 49
3.6.1 看門狗定時器的功能 49
3.6.2 看門狗的控制寄存器WMCON 49
3.6.3 看門狗的啟動與喂狗的實現 50
第4章 結論和建議 52
參考文獻 53
致  謝 54
附  錄 55
附錄A：HD44780的指令表 55

摘 要

 本文闡述了空氣質量參數的遠程監測系統的下位機設計方法及其軟硬件的實現過程。該系統利用成熟的單片機技術，以微控制器AT89S8252作為主要控制器件，并通過擴展相關的外圍電路以及采用模塊化的軟件設計完成了能在遠程無人職守的情況下工作的空氣質量參數監測系統。
 該系統硬件主要包括CPU模塊、數據采集模塊、液晶顯示模塊、MODEM通信模塊和程序下載等幾個模塊。
 CPU模塊主要由微控制器AT89S8252構成主控器件，完成對整個系統的控制作用。
 數據采集模塊主要功能是將四路模擬輸入信號轉換成數字信號，由于使用了功能強大的AD7705轉換芯片，使得該模塊還具有濾波功能，濾除工頻噪聲的干擾。
 液晶顯示模塊主要是將A/D轉換后的數據顯示出來，以便觀察。
 MODEM通信模塊的主要功能是將采集到的數據通過RS-232C串行通信傳送給上位機。
 程序下載模塊采用了靈活、方便的SIP編程模式，能將調試好的程序方便、快捷的下載到單片機的FLASH程序存儲器中，也為系統的在線升級提供了方便。
 該系統的軟件主要由主模塊、數據采集模塊、顯示模塊及通信模塊等幾個部分組成，主模塊為核心，管理其他3個子模塊。另外在主模塊和通信模塊中，在適當的位置插入軟件看門狗模塊來監視系統的運行狀態，以防通信死鎖等意外情況導致下位機癱瘓，實現下位機在軟故障條件下的自恢復。
 設計完成的系統可以對空氣中的四路模擬量進行自動監測。
 
關鍵詞：質量參數，下位機，數據采集，無人職守，遠程監測 

ABSTRACT
 
 This paper elaborates the design method of the lower computer of air quality parameter monitoring system and its software and hardware relization.This system, which works under the remote nobody-watch condition,uses well-rounded MCU technology and takes micro-controller AT89S8252 chip as the primary controller with the expansion of related peripeheral circuits and adopting the software design of modulization.
 The system mainly includes the CPU module,data acquisition module, LCD module, MODEM communication module and program downloading module, etc.
 The CPU module mainly uses the micro-controller AT89S8252 to consist of the host control device in order to perform the whole system control action.
 The main function of the data acquisition module is to convert four channels analog inputs into digital singnals.The use of the powerful AD7705 transformation chip enables this module to have the filter function which can filter the industrial frequency noise.
 The main function of the LCD module is to display the result data of A/D converter,which can be easily observed.
 The main function of the MODEM communication module is to transmit the acquired data to the upper computer by the serial communication of RS-232C.
 The flexible and convenient ISP programming pattern is adopted in the program downloading module,which can conveniently and quickly download the debugged program to MCU’ s FLASH program memory, and is also convenient for the system to update on-line.
 The software of the system is mainly composed of main module,data acquisition module,display module and communication module,etc.The core module of the system is the main module which manages the other three sub-modules.In order to avoid the communication deadlock and other contingencies which lead to break down the lower computer and achicving auto-recovery in th software failure,moreover,a software watch dog module is inserted to monitor the running conditions of the system in the main module and the communication module in suitable sites.
 The completed system can automatically monitor four analog parameters in air.
 KEY WORDS：Quality parameter, Lower computer, Data acquisition, Noboby-watch, Remote monitoring