基于Arduino的智能环境监控系统设计

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1、基于Arduino的智能环境监控系统设计　　摘要：针对实时环境状况监测，设计了一种基于Arduino的环境状况监测系统。该系统以ArduinoUNO和各类传感器为核心，设计并编写了ArduinoUNO程序，实现实时、便捷地监测周围环境的温度、湿度、光照及噪音变化情况，并采集传感器数据上传到监测平台。实践表明，该设计能够经济、高效地实现数据采集，可用于实时环境状况的快速监测。　　关键词：Arduino；智能；环境监测；温湿度监测0引言　　近两年，工业化进程的日益发展导致环境污染问题日益突出，随着环境状况

2、的不断恶化，各地雾霾天气日益严重，已经影响到了人们的正常出行、生活以及健康，因此人们掌握了解自身所处周边环境状况信息的需求越来越迫切。伴随着当前移动互联网技术的飞速发展，3G、WiFi、GPRS等无线通信方式的实现和广泛应用，都为实时环境状况监测提供了条件，人们可以随时随地了解自己所处的环境状况信息，为出行和生活提供便捷服务，为寻求更加健康的环境提供依据。本文主要研究利用现有的成熟传感技术和互联网技术实现实时获取环境状况信息，这种实现方法简单快速，成本低廉，具有很高的实用性。　　Arduino是近年来

3、快速流行起来的一种控制器，它是一个硬件平台，使用的核心是一个AVR芯片，整块控制板类似于单片机开发板，但是在功能上强大了很多。本文基于Arduino平台设计一个环境监测系统，用来检测一天中温度、湿度、光照以及噪音变化情况，并将数据写入SD卡中进行分析，具有很高的实用性。1.ArduinoUNO主控板及传感器　　Arduino是一款便捷灵活、方便开发者使用和上手的开源电子原型平台，包含各种型号的Arduino板及扩展板硬件资源和ArduinoIDE软件资源。Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件，也

4、是一个优秀的硬件开发平台，更是当前硬件开发的趋势。　　本设计主要采用ArduinoUNO主控板、DHT11温湿度传感器模块、光照强度传感器以及声音传感器，外接SD卡进行数据存储。　　1.1ArduinoUNO主控板及扩展板　　Arduino由一个基于AtmelAVR单片机的开放源码的硬件平台和一套专门的开发环境组成。ArduinoUNO[1]是目前使用最广泛的Arduino控制器，具有Arduino的所有基本功能。UNO的处理器核心是ATmega328，它包括14路数字输入/输出接口（其中6路可作为P

5、WM输出，6路模拟输入），一个16MHz晶体振荡器，一个USB接口，一个电源插座，一个ICSP接口和一个复位按钮，其结构和引脚电路[2]。在掌握了ArduinoUNO开发技术以后，就可以将自己编写的代码轻松地移植到其他型号的控制器上，可以用来开发交互产品，比如可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理电子设备等。　　1.2DHT11温湿度监测模块　　DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确

6、保该传感器模块具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性能[3]。DHT11采用单总线方式与Arduino进行数据传输，单线制串行接口使系统集成变得简易快捷。该传感器体积超小、功耗极低，信号传输距离可达20m以上，同时具有精度准确、读取灵敏等优点，使其成为各类应用甚至最为苛刻应用场合的最佳选择。DHT11数字温湿度传感器可以测出实时的环境温度和相对湿度，温度范围为0~50℃，温度的检测精度为1℃；它的相对湿度范围为20%RH~90%RH，检测精度为1%RH，两次读取传感器数据的时间采样周期间隔不低于1s[4]

7、。　　传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，因此该产品具有品质卓越、响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准，校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。　　1.3光敏强度传感器　　热敏模块用于温度检测，对所处环境的温度进行检测，采用NTC10k?赘热敏电阻，灵敏度好，当温度升高时，电阻值会随之降低，模拟值输出为0~1023，结合Arduino的传感器扩展板

8、用模拟口便可以读取模拟值。　　光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器。当入射光强时电阻减小，入射光弱时电阻增大。光敏电阻器可用来对周围环境光的强度进行检测，结合Arduino控制器可实现光的测量，可通过3P传感器连接线与Arduino专用传感器扩展板结合使用。　　1.4声音传感器　　模拟声音传感器声音模块对环境声音强度最敏感，一般用来检测周围环境的声音强度。该传感器在环境声音强度达不到设定阈值时