科技馆室内环境监测与展品开关控制系统的设计与实现

发布时间：2017-09-15 02:03

  本文关键词：科技馆室内环境监测与展品开关控制系统的设计与实现

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【摘要】：近年来,集中控制类系统作为现代科技项目在公共场所使用的尤为重要。而如今国内大型的公共场馆,尤其是科学技术馆,展品设备数量繁多。起先,工作人员都必须亲临现场去开关这些设备,但是随着馆内展品设备数目越来越多,种类不断增加,控制功能逐渐复杂,使得工作人员需要花费很长的时间去管理和开关这些设备。另外,这些展品设备一旦发生故障或者馆内出现如火灾等安全隐患,都将无法及时发现并做出应急处理,给参观带来很大影响。显然,以往的科技馆管理模式已无法满足时代发展的新要求,正逐步被淘汰。如何有效的控制和操作馆内展品设备,进一步提高展品设备的使用次第,成为科技馆中存在的新问题。基于此,本文结合集中控制技术,将软件与硬件相结合,设计了一个针对科技馆的室内环境监测与展品开关控制系统。该系统主要由上位机、集中控制主机、节点端控制分机、采集终端、开关控制等模块组成。本文的主要研究工作概括如下：论文首先分析了集中控制类系统的发展现状,并对系统的总体结构框架进行设计,即系统以上位机、集中控制主机、节点端控制分机作为主体结构,通过WiFi模块和无线模块的通信,实现上位机对科技馆内展品设备的开关控制及环境数据的采集。然后搭建了系统的主体软硬件平台,在硬件设计方面,以基于ARMCortex-M3内核的STM32单片机作为系统集中控制主机的主控制芯片,配载WiFi模块、无线通信模块、电源模块、SDIO-SD卡、LED指示灯等实现中继转发及定时巡检功能,给出主机的整体工作流程。节点端控制分机部分采用8位单片机STC15F2K08S2作为核心控制器,并对外部的无线通信模块、电源模块、开关控制模块、湿度检测模块、温度检测模块、敏感气体检测模块等进行设计,实现对馆内展品设备的开关控制和室内环境状况的监测。软件设计方面,实现了系统上位机、集中控制主机、节点端控制分机之间的数据通信,并对WiFi模块的数据通信指令和无线模块之间的数据交换协议进行设计。上位机部分采用USR-TCP232-Test串口/网络调试助手作为上位机软件,实现包括远程开关控制、环境数据监测、火灾预警等功能。最后对整体系统进行测试,测试结果表明：本文研制的科技馆室内环境监测与展品开关控制系统可以在无线通信方式下实现数据采集,开关远程控制,数据显示及安全预警,满足了系统的技术指标要求。
【关键词】：科技馆 环境监测 开关控制 火灾预警
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 课题的研究背景和意义9
• 1.2 集中控制系统的介绍以及产生9-10
• 1.3 论文工作与结构安排10-12
• 第二章 系统总体设计框架12-16
• 2.1 系统的设计目标和思路12-13
• 2.1.1 系统的设计目标12
• 2.1.2 系统的设计思路12-13
• 2.2 系统的总体结构13-14
• 2.3 系统的技术指标14-15
• 2.4 本章小结15-16
• 第三章 系统的硬件设计16-48
• 3.1 集中控制主机组成单元的设计16-30
• 3.1.1 处理器16-18
• 3.1.2 系统通信方案的设计18-22
• 3.1.3 SDIO-SD卡22-23
• 3.1.4 LED指示灯23
• 3.1.5 集中控制主机的工作流程图23-29
• 3.1.6 集中控制主机硬件平台的介绍29-30
• 3.2 节点端控制分机组成单元的设计30-47
• 3.2.1 电源模块31-34
• 3.2.2 微控制器34-35
• 3.2.3 展品设备远程控制的设计35-39
• 3.2.4 敏感气体检测模块的设计39-41
• 3.2.5 温湿度检测模块的设计41-46
• 3.2.6 节点端控制分机的PCB设计46-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 系统的软件设计48-58
• 4.1 系统软件的开发环境48-50
• 4.2 WiFi数据通信指令的设计50-55
• 4.2.1 WiFi模块AT指令集50-52
• 4.2.2 WiFi模块配置流程52-54
• 4.2.3 WiFi模块数据传输指令规范54-55
• 4.3 无线模块数据交换协议的设计55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 系统的实现58-67
• 5.1 上位机测试环境的介绍58-59
• 5.2 系统调试及实验结果59-65
• 5.3 系统的功能特点65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 工作总结67
• 6.2 研究展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

【参考文献】

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本文编号：853638