基于物联网环境监测仪设计和实现

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1、基于物联网的环境监测仪的设计与实现GSM模块主要作为主控模块的报警通道，同时也是用户的通道，负责信息的接收与传送。液晶显示模块用于显示模块工作状态及数据，主要用于测试系统和安装系统以及演示时使用。21世纪是科技信息的时代，技术的兴起与应用对各行各业的发展带来了新的机遇。在社会的发展过程中，由于环境的污染和破坏，自然灾害不断发生，为了保证人们的生命财产安全，开发仪的意义显得越来越重要。基于此，本文主要对环境监测仪进行设计与实现。1、监测仪的系统结构本环境监测仪主要以实现温度、湿度、光强、有毒气体等环境参数的监测，同时为了给用户提供更大的方便，还采用了GSM直

2、接面向用户手机，通过无线传输平台，实现远程监控。传感器以为主要的检测部件，按照设计的程序进行检测以达到控制、分析、计数和数据显示等功能。借助微处理器和计算机之间的串行通信完成人机交换控制。数据采集环境监测仪主要由模块、主控模块、GSM模块、显示模块、电源部分、串口通信部分、晶体振荡器部分等组成，其系统主要结构如图1所示。图1中，主控模块采用HOLTEKMCU作为中央微处理器，整合外围模块，构成最小系统，最终完成一些环境参数的监测功能。远程控制GSM模块主要作为主控模块的报警通道，同时也是用户的通道，负责信息的接收与传送。液晶显示模块用于显示模块工作状态及数

3、据，主要用于测试系统和安装系统以及演示时使用。控制器传感器模块负责环境数据采集并传到进行处理。2、主控模块功能介绍2.1工业控制HT46RU232是8位高性能精简指令集微处理器，专门为需要A/D转换产品而设计，如传感器信号输入、低功耗、I/O使用灵活、可编程分频器、计数器、振荡类型选择、多通道A/D转换、脉宽调制功能、I2C接口、UART总线、暂停和唤醒功能，使这款微处理器可以广泛应用于传感器的A/D转换、马达控制、、消费类产品、子系统控制器等。HT46RU232的内部结构如图2所示。图2HT46RU232内部结构2.2HT46RU232的主要特性如下：工

4、作电压：FSYS=4MHz：2.2—5.5V，FSYS=8MHz：3—5.5V；最多可有40个双向输入/输出口；1个与输入/输出口共用引脚的外部中断输入；1个8位和2个16位可编程定时/计数器，具有溢出中断；内置晶体和RC振荡电路；看门狗定时器；4096×16b程序存储器ROM；192×8b数据存储器RAM；具有PFD功能，可用于发声；HALT和唤醒功能可降低功耗；在VDD=5V，系统频率为8MHz时，指令周期为0.5μs；8层硬件堆栈；8通道12位分辨率的A/D转换器；4通道8位的PWM输出，与输入/输出口共用引脚；位操作指令查表指令，表格内容字长16b

5、；63条指令；指令执行时间为1或2个指令周期；低电压复位功能I2C总线(slave模式)；通用异步接收/发送器(UART)；28-pinSKDIP/SOP、48-pinSSOP封装。3、硬件设计3.1串口通信模块设计串口通信模块电路采用了异步串行通信芯片MAX232，与HT46RU232的串行接口连接，通过串口传输数据，速度比较快，距离也较远，能够很好地满足系统功能要求。电路连接架构如图3所示3.2显示模块设计本环境监测仪的显示模块选择的是液晶显示，在显示屏上可以显示温度、湿度、光强监测、有毒气体等环境参数的监测结果。电路连接架构如图4所示。3.3无线发射

6、模块设计无线发射模块采用FSK半双工工作方式，自动过滤噪声具有自动避让功能，避免同频率同时发送而干扰，类似载波侦听，工作稳定可靠。模块的传输距离与调制信号频率及幅度、发射电压及电池容量、发射天线、接收机的灵敏度、收发环境等有关。发射模块设计在主板边缘，距离周围器件5mm以上，使其分布参数不受影响。3.4电源模块的设计对主控板电源的分析与统计，核心控制模块需要电压5V、3.3V、1.8V、1.5V，标准运行模式下系统功耗为6.61W。电源部分的设计采用二级分压模式。为避免不同功能模块间的相互干扰，各个模块的二级电压采用单独电源模块生成。一级电源转换采用DC-

7、DC模块实现，即Emerson公司提供的ALD10F48N-L电源模块，该模块的输入电源电压为-48V，输出电源电压为3.3V，输出电流为10A，输出功率高达33W，典型转换效率高达90%，完全能够满足主控板功率需求。4、结语本文介绍了基于HOLTEKMCU作为中央微处理器的环境监测仪的硬件设计，着重阐述了主控模块的功能与设计方案及电源部分设计思想。该设计实现了主控模块的基本功能要求，并详细考虑各种硬件需求，使系统更加稳定，便于升级。