RDF5800的室内环境监测系统的设计与实现
RDFVVIII00的室内环境监测系统的设计与实现
关键字:RFDVVIII00,环境检测,无线传输,传感器
摘要:作为室内环境监测系统的特性是不适合接线的,所以设计了I.种RFDVVIII00室内环境检测系统,在本文中的传输模块是无线的,从而完成了系统的硬件和软件设计.硬件系统由主控制模块,检测模块,显示模块,无线传输模块和控制模块.软件包括采集程序和传输程序,以及应用模糊控制算法用于数据集成的改善测量精度.该系统通过检测实现了对室内环境进行实时监测的目的.
I..引言
随着计算机,通信和自动化技术,对家庭生活的舒适度要求越来越高,以及智能家居环境监控系统对改善和提高人们的生活质量有重大意义.在设置研究生电子设计竞赛的基础上,设计了RFDVVIII00无线传输模块的家庭环境检测系统.无线网络传输主要是为了解决有线网络问题和增加或减少网络节点的布线问题带来的不便,那样不利于家居环境的美观.
系统检测包括实时室内温度,湿度,光线和烟雾,而数据显示在主控制板上的液晶屏上.当参数不符合规定条件时,实时发出控制命令.
带有A/D转换选中的微控制器STCI.IICVAVI0SII的传感器大多是模拟的.硬件电路包括主控制模块,检测模块,显示模块,无线传输模块和控制模块.RFDVVIII00创新性地采用高效的循环交织能检查正确的代码,其抗干扰和灵敏度都大大提高,而且可以纠正IIIV位连续突发错误,以达到行业领先水平[I.].因为更远的传输距离,丰富便捷的软件编程功能,RFDVVIII00模块可以应用到非常广泛的领域中[II].通过测试整个系统,证明了可以实现自动检测家居环境参数,控制和调节功能.该整个系统工作稳定并能达到所期望的功能.
II.整个系统的设计
该系统的硬件电路包括主控制模块,检测模块,显示模块,无线传输模块和控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
制模块.
图I.整个系统框图
环境监测系统的作用是通过传感器来采集数据,并通过RFDVVIII00传输数据,由主控制器来控制分析.整合数据和调节参数的变化,数据存储以及显示.在本系统中,相应的室内环境参数,例如温度和湿度,通过将模拟转换为数字量,然后存储在微控制器中的数据存储器中.这些数据通过无线传递收发器模块传送到到主机控制器,通过主控制器的熔丝数据,通过无线模块控制电交换机,当参数不符合先决条件时,使室内环境能保持最舒适的状态.
II.I.检测模块
检测模块由温度和湿度传感器,光传感器,烟雾传感器组成.温湿度传感器选择DHTI.I.数据传感器,省去了A/D转换电路,这样简单且容易操作[III].每个DHTI.I.传感器在湿度校验室的校准极为精确.校准系数以程序的形式存储在OTP存储器中,进行检测信号过程时,里面的传感器调用这些校准系数.传感器的电源电压为III-V.VV,温度测量范围0?V0℃,湿度测量范围在II0-IX0％RH下,温度测量精度为±II℃,湿度测量精度为±V％RH.电路连接如图II所示:
图IIDHTI.I.的电路连接
烟雾传感器使用的MQ-II传感器,它可以用作家庭和工厂气体泄漏检测装置,适用于液化石油气,甲烷,烟等的检测,它具有灵敏度高,恢复响应速度快,测量范围广泛和驱动简单的优点.模拟输出电压范围0?VV,当电压越高浓度越高[IV].它对液化石油气,天然气,城市煤气有更好的灵敏度.如果室内的II氧化碳气体和液化气体的浓度过高时,为了避免起火,它会及时报警.光敏传感器主要用来检测光的强度.其敏感波长在可见光附近,光信号的波长被转换成为电信号,通过控制所述光阀进行切换,显示在LCD上.电路连接如图III所示:
图IIIMQ-II的电路连接
LCD显示器的选择使用的I.VI0II液晶显示屏,容量为I.VI×II字符,工作电为IV.V-V.VV,显示顺序为湿度,温度,光,烟.
II.II主控制器模块
MCU选择的是STCI.IICVAVI0SII,是宏晶科技生产的单时钟/机器周期微控制器单元(I.T),是高/低功耗/超抗干扰的新I.代VIII0VI.单片机.它的指令代码完全与传统的VIII0VI.兼容,但速度是传统的VIII?I.II倍[V].鉴于电机控制,强干扰的场合,内部集成MAXVIIII.0专用复位电路,II路PWM,VIII和I.0位高速A/D转换.还有IVIV位的I/O端口,IV个I.VI位定时器,III个时钟插座,VII路外部中断I/O端口.该模块和传感器模块通过无线收发器连接在I.起,实现数据的存储,并进行数据分析和处理.
II.III无线通信模块
RFDVVIII00模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块,是嵌入式微处理器和高性能射频芯片[VI].创新性地采取有效循环混合整流校验码,抗干扰和灵敏度都大大提高,最大可以纠正IIIV位连续突发错误,领先于行业水平.RFDVVIII00主要有以下特点:
I.)RFDVVIII00模块,新I.代的提供多渠道的选择和多声道嵌入式无线传输模块;
II)可以在任何大小的数据透明传输,具有VI.II字节的大容量缓存,无论什么状态都可以传输VI.II个字节;
III)用户不需要编写复杂的设置和传输程序;
IV)提供了III种接口:UART/TTL *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
,RSIVVIIIV和RSIIIIIII,IV种传输效率:I.II00/IIIV00/IVVIII00/IXVI00,III种接口检查方式:关闭校验,偶校验,奇校验[VII].
混合编码可以分散长突发错误为随机误差,然后再用纠正随机错误代码的技术来消除随机误差.混合深度越大,离散度越大,耐突发差错的能力越强.混合编码的基本思路是安排元素位在我行分码组中,纠正错误(N,K)到我行代码方的n个列矩阵.每个元素表示为比特B(I,N).循环混合代码可以实现编码,而不使用方矩阵.假定混合每I.行代码为(n,k)的循环码,其生成多项式为g(D),g(D)可以分成Dn+I..例如,混合深度为i,并且该混合码为(ni,ki),其形成多项式为gi(D)=G(Di).g(Di)可以将(D)i+I.=Din?+I.,所以(ni,Ki)也是循环码.
在这个系统中,I.个RFDVVIII00模块连接到检测模块,另I.个与控制模块连在I.起,以实现测试数据的可靠传输和控制.在设计中,RFDVVIII00模块和微控制器单元通过UART/TTL接口连在I.起的,通过定时器将传输速率设置为IXVI00bps,用透明传输模式,特定的连接模式如图IV所示.
图IV收发器模块
II.IV控制模块
控制模块主要由IV个继电器组成,分别作为加湿器开关,空气空调开关,快门开关和报警开关.通过无线收发器从主控制装置接收后采取相应的行动信号.例如,如果温度较高超过IIVII?C或低于IIII?C时,温度传感器将采取行动,发光II极管工作.继电器选择港灯系列,I.个II极管连接在继电器两端反向并联,以避免该反向电压太大损坏继电器.
II.V软件实现
本系统采用C语言编程方式,简单易懂,可靠性高,开发成本低和系统的开发易于维护,因此选择Keil_C的软件编译和实现.软件程序主要包括收集程序和无线传输程序,以及微控制器单元处理程序.
采集模块的软件流程图如图V所示:
图V数据采集流程图
数据用于微处理器与DHTI.I.之间的通信和同步,采用单总线的数据格式.通信时间为IVms左右,包括数据点小数部分和整数部分.在节目中,小型数字排除在外.单片机发送I.个开始信号,然后DHTI.I.从低功耗模式通到高速模式,等待主机电脑启动信号结束时DHTI.I.发送响应信号,并发送IV0位数据,然后触发信号采集;用户可以选择读取数据的I.部分.比较所收集的数据与微控制器单元的预设值,如果发送的数据超过预定值时,对应的位置将是高电压,然后通过无线收发模块发送到控制模块,以及触发相应的继电器工作.
无线通信模块的流程图如图VI所示:
图VI无线传输的流程图
RFDVVIII00模块是新I.代的多选择和嵌入式无线数据传输的模块,并且它可以设置多个通道.在这个程序中,通过计时器I.设置波特率为IXVI00bps,使用透明的数据传输,接收到的数据是被传输的数据.
II.VI系统算法设计
II.VI.I.该系统采用模糊控制算法
模糊控制融合算法是融合模糊理论和最近领域的法律,其基本思想是:利用测量值的随机误差,第I.步骤是模糊处理的测量数据,然后根据最近的场方法的最低和最高原理取I.个熔合区,最后用模糊处理方法获取汇合价值.它可以提高多传感器测量精度的整体.
在变量选择和理论域分割.这个系统总共有IV个变量是,它们分别是温度,湿度,光照强度和烟雾.通过模糊控制器让错误输出在系统的输出值与设定值之间.
它不没有明确的决定方法来设置的重叠程度,主要依赖于模拟和实验调整来确定现行分割方式,约I./III?I./II是最为理想的.
II.VI.II隶属函数
如果X是理论界,对于A关于X的模糊集是说:
(I.)
uA(x)的称为X的隶属函数为A,缩写为MF,并且它可以完成的任何I.项X与所述映射[0,I.]闭区间.
II.VI.III模糊控制规则
模糊控制也被称为上控制专家系统,专家知识和经验是其设计上的备用线索.模糊控制规则提供了I.个天然的框架来描述人的行为和决策分析,以及专家的知识通常表示为:如果...那么...".
II.VI.IV模糊推理及解模糊化
(I.)模糊推理III段论,并且可以表示如下:
条件命题:如果x是A,则y为B
事实:x是A,结论:y是B
(II)解模糊化采用重心的方法,其中包含每个区域的中心和模糊集合的面积,计算出准确的输出,命名为
(II)
III.总结
通过调试软件和硬件,RFDVVIII00设计室内环境监测系统得以实现.RFDVVIII00具有传输效率高的优点,较强的抗干扰能力,并在实践中证明是准确和高速的传输数据.
附件II:外文原文(复印件)
关键字:RFDVVIII00,环境检测,无线传输,传感器
摘要:作为室内环境监测系统的特性是不适合接线的,所以设计了I.种RFDVVIII00室内环境检测系统,在本文中的传输模块是无线的,从而完成了系统的硬件和软件设计.硬件系统由主控制模块,检测模块,显示模块,无线传输模块和控制模块.软件包括采集程序和传输程序,以及应用模糊控制算法用于数据集成的改善测量精度.该系统通过检测实现了对室内环境进行实时监测的目的.
I..引言
随着计算机,通信和自动化技术,对家庭生活的舒适度要求越来越高,以及智能家居环境监控系统对改善和提高人们的生活质量有重大意义.在设置研究生电子设计竞赛的基础上,设计了RFDVVIII00无线传输模块的家庭环境检测系统.无线网络传输主要是为了解决有线网络问题和增加或减少网络节点的布线问题带来的不便,那样不利于家居环境的美观.
系统检测包括实时室内温度,湿度,光线和烟雾,而数据显示在主控制板上的液晶屏上.当参数不符合规定条件时,实时发出控制命令.
带有A/D转换选中的微控制器STCI.IICVAVI0SII的传感器大多是模拟的.硬件电路包括主控制模块,检测模块,显示模块,无线传输模块和控制模块.RFDVVIII00创新性地采用高效的循环交织能检查正确的代码,其抗干扰和灵敏度都大大提高,而且可以纠正IIIV位连续突发错误,以达到行业领先水平[I.].因为更远的传输距离,丰富便捷的软件编程功能,RFDVVIII00模块可以应用到非常广泛的领域中[II].通过测试整个系统,证明了可以实现自动检测家居环境参数,控制和调节功能.该整个系统工作稳定并能达到所期望的功能.
II.整个系统的设计
该系统的硬件电路包括主控制模块,检测模块,显示模块,无线传输模块和控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
制模块.
图I.整个系统框图
环境监测系统的作用是通过传感器来采集数据,并通过RFDVVIII00传输数据,由主控制器来控制分析.整合数据和调节参数的变化,数据存储以及显示.在本系统中,相应的室内环境参数,例如温度和湿度,通过将模拟转换为数字量,然后存储在微控制器中的数据存储器中.这些数据通过无线传递收发器模块传送到到主机控制器,通过主控制器的熔丝数据,通过无线模块控制电交换机,当参数不符合先决条件时,使室内环境能保持最舒适的状态.
II.I.检测模块
检测模块由温度和湿度传感器,光传感器,烟雾传感器组成.温湿度传感器选择DHTI.I.数据传感器,省去了A/D转换电路,这样简单且容易操作[III].每个DHTI.I.传感器在湿度校验室的校准极为精确.校准系数以程序的形式存储在OTP存储器中,进行检测信号过程时,里面的传感器调用这些校准系数.传感器的电源电压为III-V.VV,温度测量范围0?V0℃,湿度测量范围在II0-IX0％RH下,温度测量精度为±II℃,湿度测量精度为±V％RH.电路连接如图II所示:
图IIDHTI.I.的电路连接
烟雾传感器使用的MQ-II传感器,它可以用作家庭和工厂气体泄漏检测装置,适用于液化石油气,甲烷,烟等的检测,它具有灵敏度高,恢复响应速度快,测量范围广泛和驱动简单的优点.模拟输出电压范围0?VV,当电压越高浓度越高[IV].它对液化石油气,天然气,城市煤气有更好的灵敏度.如果室内的II氧化碳气体和液化气体的浓度过高时,为了避免起火,它会及时报警.光敏传感器主要用来检测光的强度.其敏感波长在可见光附近,光信号的波长被转换成为电信号,通过控制所述光阀进行切换,显示在LCD上.电路连接如图III所示:
图IIIMQ-II的电路连接
LCD显示器的选择使用的I.VI0II液晶显示屏,容量为I.VI×II字符,工作电为IV.V-V.VV,显示顺序为湿度,温度,光,烟.
II.II主控制器模块
MCU选择的是STCI.IICVAVI0SII,是宏晶科技生产的单时钟/机器周期微控制器单元(I.T),是高/低功耗/超抗干扰的新I.代VIII0VI.单片机.它的指令代码完全与传统的VIII0VI.兼容,但速度是传统的VIII?I.II倍[V].鉴于电机控制,强干扰的场合,内部集成MAXVIIII.0专用复位电路,II路PWM,VIII和I.0位高速A/D转换.还有IVIV位的I/O端口,IV个I.VI位定时器,III个时钟插座,VII路外部中断I/O端口.该模块和传感器模块通过无线收发器连接在I.起,实现数据的存储,并进行数据分析和处理.
II.III无线通信模块
RFDVVIII00模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块,是嵌入式微处理器和高性能射频芯片[VI].创新性地采取有效循环混合整流校验码,抗干扰和灵敏度都大大提高,最大可以纠正IIIV位连续突发错误,领先于行业水平.RFDVVIII00主要有以下特点:
I.)RFDVVIII00模块,新I.代的提供多渠道的选择和多声道嵌入式无线传输模块;
II)可以在任何大小的数据透明传输,具有VI.II字节的大容量缓存,无论什么状态都可以传输VI.II个字节;
III)用户不需要编写复杂的设置和传输程序;
IV)提供了III种接口:UART/TTL *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
,RSIVVIIIV和RSIIIIIII,IV种传输效率:I.II00/IIIV00/IVVIII00/IXVI00,III种接口检查方式:关闭校验,偶校验,奇校验[VII].
混合编码可以分散长突发错误为随机误差,然后再用纠正随机错误代码的技术来消除随机误差.混合深度越大,离散度越大,耐突发差错的能力越强.混合编码的基本思路是安排元素位在我行分码组中,纠正错误(N,K)到我行代码方的n个列矩阵.每个元素表示为比特B(I,N).循环混合代码可以实现编码,而不使用方矩阵.假定混合每I.行代码为(n,k)的循环码,其生成多项式为g(D),g(D)可以分成Dn+I..例如,混合深度为i,并且该混合码为(ni,ki),其形成多项式为gi(D)=G(Di).g(Di)可以将(D)i+I.=Din?+I.,所以(ni,Ki)也是循环码.
在这个系统中,I.个RFDVVIII00模块连接到检测模块,另I.个与控制模块连在I.起,以实现测试数据的可靠传输和控制.在设计中,RFDVVIII00模块和微控制器单元通过UART/TTL接口连在I.起的,通过定时器将传输速率设置为IXVI00bps,用透明传输模式,特定的连接模式如图IV所示.
图IV收发器模块
II.IV控制模块
控制模块主要由IV个继电器组成,分别作为加湿器开关,空气空调开关,快门开关和报警开关.通过无线收发器从主控制装置接收后采取相应的行动信号.例如,如果温度较高超过IIVII?C或低于IIII?C时,温度传感器将采取行动,发光II极管工作.继电器选择港灯系列,I.个II极管连接在继电器两端反向并联,以避免该反向电压太大损坏继电器.
II.V软件实现
本系统采用C语言编程方式,简单易懂,可靠性高,开发成本低和系统的开发易于维护,因此选择Keil_C的软件编译和实现.软件程序主要包括收集程序和无线传输程序,以及微控制器单元处理程序.
采集模块的软件流程图如图V所示:
图V数据采集流程图
数据用于微处理器与DHTI.I.之间的通信和同步,采用单总线的数据格式.通信时间为IVms左右,包括数据点小数部分和整数部分.在节目中,小型数字排除在外.单片机发送I.个开始信号,然后DHTI.I.从低功耗模式通到高速模式,等待主机电脑启动信号结束时DHTI.I.发送响应信号,并发送IV0位数据,然后触发信号采集;用户可以选择读取数据的I.部分.比较所收集的数据与微控制器单元的预设值,如果发送的数据超过预定值时,对应的位置将是高电压,然后通过无线收发模块发送到控制模块,以及触发相应的继电器工作.
无线通信模块的流程图如图VI所示:
图VI无线传输的流程图
RFDVVIII00模块是新I.代的多选择和嵌入式无线数据传输的模块,并且它可以设置多个通道.在这个程序中,通过计时器I.设置波特率为IXVI00bps,使用透明的数据传输,接收到的数据是被传输的数据.
II.VI系统算法设计
II.VI.I.该系统采用模糊控制算法
模糊控制融合算法是融合模糊理论和最近领域的法律,其基本思想是:利用测量值的随机误差,第I.步骤是模糊处理的测量数据,然后根据最近的场方法的最低和最高原理取I.个熔合区,最后用模糊处理方法获取汇合价值.它可以提高多传感器测量精度的整体.
在变量选择和理论域分割.这个系统总共有IV个变量是,它们分别是温度,湿度,光照强度和烟雾.通过模糊控制器让错误输出在系统的输出值与设定值之间.
它不没有明确的决定方法来设置的重叠程度,主要依赖于模拟和实验调整来确定现行分割方式,约I./III?I./II是最为理想的.
II.VI.II隶属函数
如果X是理论界,对于A关于X的模糊集是说:
(I.)
uA(x)的称为X的隶属函数为A,缩写为MF,并且它可以完成的任何I.项X与所述映射[0,I.]闭区间.
II.VI.III模糊控制规则
模糊控制也被称为上控制专家系统,专家知识和经验是其设计上的备用线索.模糊控制规则提供了I.个天然的框架来描述人的行为和决策分析,以及专家的知识通常表示为:如果...那么...".
II.VI.IV模糊推理及解模糊化
(I.)模糊推理III段论,并且可以表示如下:
条件命题:如果x是A,则y为B
事实:x是A,结论:y是B
(II)解模糊化采用重心的方法,其中包含每个区域的中心和模糊集合的面积,计算出准确的输出,命名为
(II)
III.总结
通过调试软件和硬件,RFDVVIII00设计室内环境监测系统得以实现.RFDVVIII00具有传输效率高的优点,较强的抗干扰能力,并在实践中证明是准确和高速的传输数据.
附件II:外文原文(复印件)
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