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基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計

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本文介紹了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)控器，包括溫度檢測模塊、濕度檢測模塊、光強檢測模塊、主控制器、電源模塊、控制模塊和物聯(lián)網(wǎng)模塊；所述溫度檢測模塊、光強檢測模塊和濕度檢測模塊分別連接主控制器的信號輸入端，所述主控制器還分別連接物聯(lián)網(wǎng)模塊、語音輸出模塊、觸摸顯示屏、語音輸入模塊、電源模塊和控制模塊，控制模塊分別連接負(fù)載A、負(fù)載B和負(fù)載C。該環(huán)境監(jiān)控裝置以單片機為核心對多種環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測，可以分別通過傳感器采集溫度、濕度和光強的環(huán)境參數(shù)進行顯示和語音播報，如果超出限定范圍可以報警，同時使用物聯(lián)網(wǎng)作為遠(yuǎn)程通訊模塊，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，因此具有智能程度高、遠(yuǎn)程監(jiān)控、使用方便的優(yōu)點。

物聯(lián)網(wǎng) 環(huán)境監(jiān)控 設(shè)備 設(shè)計

1 引言

在某些工業(yè)領(lǐng)域中，對生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的要求較為嚴(yán)格，要對多種指標(biāo)進行監(jiān)控以確保生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟、有效進行。在檢測這些環(huán)境參數(shù)時往往需要很多設(shè)備獨立使用，造成資源的浪費，而且傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)控和調(diào)節(jié)裝置大多需要人工操作，費時費力，不利于綜合控制和遠(yuǎn)程操作。

2 系統(tǒng)設(shè)計

圖1 為環(huán)境監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)框圖

如圖1所示，一種基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)控器，包括溫度檢測模塊、濕度檢測模塊、光強檢測模塊、主控制器、電源模塊、控制模塊和物聯(lián)網(wǎng)模塊；所述溫度檢測模塊、光強檢測模塊和濕度檢測模塊分別連接連接主控制器的信號輸入端，所述主控制器還分別連接物聯(lián)網(wǎng)模塊、語音輸出模塊、觸摸顯示屏、語音輸入模塊、電源模塊和控制模塊，控制模塊分別連接負(fù)載A、負(fù)載B和負(fù)載C。

（1）溫度檢測模塊包括熱敏電阻RS、電阻R1、電位器RP1和芯片IC1，熱敏電阻RS的一端連接電阻R1、電阻R2和電源VCC，熱敏電阻RS的另一端接地，電阻R1的另一端連接電阻R4、電阻R3和芯片IC1的引腳，電阻R2的另一端連接電位器RP1的固定端，電位器RP1的另一個固定端連接電阻R5，電阻R5的另一端接地，芯片IC1的引腳連接電位器RP1的滑動端，芯片IC1的引腳連接電阻R3的另一端和電阻R4，電阻R4的另一端連接電阻R6和芯片IC2的引腳，芯片IC2的引腳接地，芯片IC2的引腳連接電阻值R6的另一端并輸出信號OUT。

（2）濕度檢測電路的檢測元件為濕敏電容。光強檢測模塊采用熱敏電阻作為檢測元件。語音輸入模塊采用拾音器結(jié)合語音控制芯片。觸摸顯示屏的顯示屏為7寸液晶屏。物聯(lián)網(wǎng)模塊通過3G無線網(wǎng)絡(luò)連接手機和監(jiān)控中心。

3 設(shè)計原理

工作原理是：監(jiān)測儀采用SPCE061A單片機作為主控芯片，SPCE061A是一種高性能、低功耗、帶32K閃存(FLASH)的16位單片微型計算機芯片，采用CMOS制造工藝，同時增加了軟件激發(fā)的弱振方式、空閑方式和掉電方式，極大地降低了功耗，該處理器工作電壓范圍大，能在低電壓供電時正常工作，且能用電池供電。這對于其在便攜儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義。

SPCE061A可靠性高、速度快、系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)不會丟失，較高的處理速度使其能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。熱敏電阻RS采集溫度信號，通過運放IC1得到反應(yīng)溫度大小的電壓值，再通過運放IC2調(diào)整放大比例，得到滿足一定靈敏度要求的電壓值來表征當(dāng)前環(huán)境溫度，電路中用電位器RP1對IC2的增益進行調(diào)整。監(jiān)測儀通過傳感器及接口電路對數(shù)據(jù)進行采集、轉(zhuǎn)換后得到一個模擬電量送到單片機進行A/D轉(zhuǎn)換，單片機通過其內(nèi)部的編碼譯碼器對輸入數(shù)據(jù)進行處理，控制電路采用82C55A對CPU端口進行擴展，經(jīng)光電隔離、驅(qū)動放大后對繼電器的分、合進行控制，其中驅(qū)動放大采用MC1416B，它是由7個NPN達(dá)林頓管并排組成，具有較大的驅(qū)動能力，系統(tǒng)中負(fù)載A、B、C主要是控制一些溫控設(shè)備、加濕器其設(shè)備的啟動，用于調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，系統(tǒng)使用的顯示屏是帶有觸摸功能的LED液晶顯示屏，可以圖形、字符以及二者合成的方式進行顯示，還可以實現(xiàn)字符方式下的特征顯示和屏拷貝操作，該系統(tǒng)可以顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)和參數(shù)。觸摸屏，可以完成人工設(shè)定或功能切換等操作，CPU可根據(jù)當(dāng)前LCD上顯示或語音播報的參數(shù)對操作進行控制。系統(tǒng)使用物聯(lián)網(wǎng)模塊作為遠(yuǎn)程通訊裝置，能夠通過3G無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控裝置和使用者手機、監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控功能。

4 小結(jié)

該環(huán)境監(jiān)控裝置以單片機為核心對多種環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測，可以分別通過傳感器采集溫度、濕度和光強的環(huán)境參數(shù)進行顯示和語音播報，如果超出限定范圍可以報警，同時使用物聯(lián)網(wǎng)作為遠(yuǎn)程通訊模塊，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，因此具有智能程度高、遠(yuǎn)程監(jiān)控、使用方便的優(yōu)點。

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