网络的环境质量检测系统设计(附件)【字数：11592】
随着社会进步，工业化的飞速发展，我们赖以生存的环境受到了极大的威胁，越来越多的环境问题暴露在人类面前。工业经济在给人们带来便利的同时，由此而引发的环境问题也急需得到解决。在这一背景下，环境质量检测获得人们越来越多的重视，基于网络的环境质量检测系统正是实现环境保护的最有效办法之一。本文系统介绍了基于网络的环境质量检测系统，该系统主要完成设备的数据采集、显示、发送与存储工作，实现无线传感网络的底层设计。整体设计是将DHT11温湿度传感器采集的温湿度数据、BMP085气压传感器采集的气压数据以及粉尘传感器GP2Y1050AU0F采集的烟雾浓度数据通过无线模块Si4432发送和接收，传到上位机（PC）,并可以根据需要将数据显示在OLED显示屏上。本次选用的微处理器是单片机STM32F103RCT6，STM32F103RCT6作为一款耗能低、性能优越的32位单片机,有着强大的功能,可以使该方案完成采集数据时耗能低、功能多样、通道多选、控制智能化等多项目标。关键词环境监测； STM32；无线射频；传感器
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外自动气象站发展现状 2
1.2.2 国内自动气象站发展现状 3
1.3 本文的结构及主要内容 4
第二章 系统的硬件设计 5
2.1 硬件总体结构 5
2.2 单片机STM32F103RCT6 6
2.2.1 单片机的选择 6
2.2.2 STM32F103RCT6 6
2.3 温湿度传感器DHT11 8
2.3.1温湿度传感器的选择 8
2.3.2温湿度传感器DHT11 8
2.4 粉尘传感器GP2Y1050AU0F 11
2.4.1粉尘传感器的原理 11
2.4.2粉尘传感器GP2Y1050AU0F 12
2.5 气压传感器BMP085 14
2.6 液晶显示屏OLED 15
2.7 无线模块 17
2.7.1 Si4432无线模块介绍 17
2.7.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
Si4432无线模块应用和编程要点 18
第三章 系统的软件设计 19
3.1软件设计 19
3.2各功能模块的实现 21
3.2.1 气压传感器BMP085 22
3.2.2 温湿度传感器DHT11 23
3.2.3 液晶显示OLED 24
第四章 系统调试 26
4.1 硬件电路调试 26
4.2上位机调试 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着二十世纪工业的快速发展，“环境监测”这个概念也随之产生。各种工业垃圾废水废料给人类以及周围环境带来了巨大威胁，迫使人们对环境进行监测，测量其各项指标，做到实时监控，一旦超标立即警报。工业的发展衍生出环境污染问题的大量出现，监测的含义也随之扩大化。监测不再仅仅是监测工业的污染源头，更重要的是监测整个大环境，它的对象不再只是污染物、污染因子，更延伸到各种针对环境的行为，如环境生物、生态监测等。
环境的监测是一项科学的活动，环境学家要使用现代科学的方法定量地测定环境因子和其他损坏人体健康的环境变化，分析人类行为对于环境的影响过程与影响程度。对于整个保护环境的工作和环境科学研究而言，环境监测是最基础的一步。
随着工业生产及其一系列产业的影响，我们居住的环境正承受着极大地破坏，检测环境质量各种指标，可以明确了解这些指标的现值,以此方便地掌握环境质量情况，而且能够对环境控制做出针对性较强的措施。目前，我国各省市正大规模地建造新型自动气象站，与此同时不停地增加区域自动气象站，来提高站点的布网密度。地面观测业务系统在我国的发展正处在从人工观测向自动化观测迈进的重要关头，因此基于网络的环境质量检测技术逐步得到重视，对环境探测设备实时的、自动的监控也愈发成为人们关注的重点。[1]
气象行业一直都是社会焦点，由于物联网应用这门学科的不断发展，数据采集的实时、准确、有效对于气象行业显得越来越迫切。我们的传统应用中，虽然有不少作用于监测方面的通讯设备，但是气象监测方面的专业设备却是寥寥无几。与此同时，数据的收集要求涉及范围广、采集点数大量，向整个业界提出了更严苛的要求。
如果使用人工进行定时监测，光缆或电缆的铺设不可避免，这样不但使得成本变高，还会造成系统的不灵活和不可扩展，还具有线路复杂、布线麻烦、维护不易等缺陷，也会引起局部地区不能使用的情况发生。不仅造成了人力的浪费，而且无法做到监控的实时性；如果采用有线监控的方法，不可避免的布线就会使造价提高，同时还会使得系统笨重繁琐。
自动气象站究竟是什么？它是一种地面气象观测设备，它能满足各种要求，自动采集、处理、存储和传输多种气象要素，这样就能够减少观测人员的地面观测工作量，提高观察测量的实效。
基于网络的环境质量检测系统就是一种能按设定的要求，采集、计算、传输和保存多类气象要素的地面气象观测设备，这种系统的研发可以减少大量观测工作量，并且大大提升观测的实时性和准确性。[2]
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外自动气象站发展现状?
从20世纪80年代开始，自动气象站就已经被广泛应用于芬兰、美国、日本等许多国家的地面气象观测网中。到现如今，在全世界范围内，已经有七十多个国家和二十多个地区和组织的气象观测工作包括各类自动气象站的工作采用VAISALA公司产品来实现。这是一家主要进行气象产品生产的芬兰公司，该公司的最著名产品系列就是MAWS系列，该系列中使用最广泛的是MAWS201系列，MAWS系列现在推出了MAWS301、MAWS410系列等更多先进产品。
和国产自动气象站来比较，国外的自动气象站和气象传感器具有如下特点：?
（1）气象传感器有着完备的技术支持，产品做到精准稳定，性能优越，不仅可以检测最基础的气象六要素，还可以检测其他要素，例如水温、土壤温湿度、空气能见度、紫外线强度等，这些方面的传感器产品都已得到实现。????
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外自动气象站发展现状 2
1.2.2 国内自动气象站发展现状 3
1.3 本文的结构及主要内容 4
第二章 系统的硬件设计 5
2.1 硬件总体结构 5
2.2 单片机STM32F103RCT6 6
2.2.1 单片机的选择 6
2.2.2 STM32F103RCT6 6
2.3 温湿度传感器DHT11 8
2.3.1温湿度传感器的选择 8
2.3.2温湿度传感器DHT11 8
2.4 粉尘传感器GP2Y1050AU0F 11
2.4.1粉尘传感器的原理 11
2.4.2粉尘传感器GP2Y1050AU0F 12
2.5 气压传感器BMP085 14
2.6 液晶显示屏OLED 15
2.7 无线模块 17
2.7.1 Si4432无线模块介绍 17
2.7.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
Si4432无线模块应用和编程要点 18
第三章 系统的软件设计 19
3.1软件设计 19
3.2各功能模块的实现 21
3.2.1 气压传感器BMP085 22
3.2.2 温湿度传感器DHT11 23
3.2.3 液晶显示OLED 24
第四章 系统调试 26
4.1 硬件电路调试 26
4.2上位机调试 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着二十世纪工业的快速发展，“环境监测”这个概念也随之产生。各种工业垃圾废水废料给人类以及周围环境带来了巨大威胁，迫使人们对环境进行监测，测量其各项指标，做到实时监控，一旦超标立即警报。工业的发展衍生出环境污染问题的大量出现，监测的含义也随之扩大化。监测不再仅仅是监测工业的污染源头，更重要的是监测整个大环境，它的对象不再只是污染物、污染因子，更延伸到各种针对环境的行为，如环境生物、生态监测等。
环境的监测是一项科学的活动，环境学家要使用现代科学的方法定量地测定环境因子和其他损坏人体健康的环境变化，分析人类行为对于环境的影响过程与影响程度。对于整个保护环境的工作和环境科学研究而言，环境监测是最基础的一步。
随着工业生产及其一系列产业的影响，我们居住的环境正承受着极大地破坏，检测环境质量各种指标，可以明确了解这些指标的现值,以此方便地掌握环境质量情况，而且能够对环境控制做出针对性较强的措施。目前，我国各省市正大规模地建造新型自动气象站，与此同时不停地增加区域自动气象站，来提高站点的布网密度。地面观测业务系统在我国的发展正处在从人工观测向自动化观测迈进的重要关头，因此基于网络的环境质量检测技术逐步得到重视，对环境探测设备实时的、自动的监控也愈发成为人们关注的重点。[1]
气象行业一直都是社会焦点，由于物联网应用这门学科的不断发展，数据采集的实时、准确、有效对于气象行业显得越来越迫切。我们的传统应用中，虽然有不少作用于监测方面的通讯设备，但是气象监测方面的专业设备却是寥寥无几。与此同时，数据的收集要求涉及范围广、采集点数大量，向整个业界提出了更严苛的要求。
如果使用人工进行定时监测，光缆或电缆的铺设不可避免，这样不但使得成本变高，还会造成系统的不灵活和不可扩展，还具有线路复杂、布线麻烦、维护不易等缺陷，也会引起局部地区不能使用的情况发生。不仅造成了人力的浪费，而且无法做到监控的实时性；如果采用有线监控的方法，不可避免的布线就会使造价提高，同时还会使得系统笨重繁琐。
自动气象站究竟是什么？它是一种地面气象观测设备，它能满足各种要求，自动采集、处理、存储和传输多种气象要素，这样就能够减少观测人员的地面观测工作量，提高观察测量的实效。
基于网络的环境质量检测系统就是一种能按设定的要求，采集、计算、传输和保存多类气象要素的地面气象观测设备，这种系统的研发可以减少大量观测工作量，并且大大提升观测的实时性和准确性。[2]
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外自动气象站发展现状?
从20世纪80年代开始，自动气象站就已经被广泛应用于芬兰、美国、日本等许多国家的地面气象观测网中。到现如今，在全世界范围内，已经有七十多个国家和二十多个地区和组织的气象观测工作包括各类自动气象站的工作采用VAISALA公司产品来实现。这是一家主要进行气象产品生产的芬兰公司，该公司的最著名产品系列就是MAWS系列，该系列中使用最广泛的是MAWS201系列，MAWS系列现在推出了MAWS301、MAWS410系列等更多先进产品。
和国产自动气象站来比较，国外的自动气象站和气象传感器具有如下特点：?
（1）气象传感器有着完备的技术支持，产品做到精准稳定，性能优越，不仅可以检测最基础的气象六要素，还可以检测其他要素，例如水温、土壤温湿度、空气能见度、紫外线强度等，这些方面的传感器产品都已得到实现。????
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