基于PIC单片机的环境探测网络设计

摘 要：本文介绍了一个环境探测网络。此环境探测网络能对环境中温度、湿度、空气质量值进行实时探测，可以快速获得环境中各参数值。

关键词：环境探测网络 温湿度探测 空气质量指数探测

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0011-01

随着社会的进步和人们对环境问题及健康问题的日益重视，大气品质状况受到越来越多的关注，政府和社会对气体环境探测的投入也越来越大。环境探测技术发展越来越快，出现了各种能够实时、连续的检测设备。环境污染的增多，需要探测环境的范围的扩大，单个探测点已很难覆盖这些探测环境并实时的探测被测环境，于是出现了初步的环境探测网络。它们通过有线制传输数据，将各个探测点的数据传送到中心控制平台，实现在线探测。

对于大环境的探测，必须在不同的地点布置探测点，组成一个探测网络。本文即构建了一个这样的探测网络。由于硬件设备有限，以及从经济性考虑，本文仅采用温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器构成此监控网络。

1 总体思路

本文研制的环境探测网络，每个传感节点上分别固定若干探测传感器，由计算机实时监控各实验舱内传感器的测量数据，并在计算机平台上通过人机交互界面显示该数据的数值以及变化曲线，随时了解空气净化器的净化功效。通过温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器构建一个环境探测网络，以模拟实验舱检测环境。

主要分为下面三个部分展开。

（1）测量节点模块设计。

本文研制的是一个环境探测网络，每个传感器节点上分别固定不同的探测器。将温湿度传感器、空气质量传感器模块化，根据传感器输出信号的极性、大小进行分类，对同类别的传感器输出信号的信号处理电路进行模块化设计，将更有利于探测器探测到的信号的传输，从而方便对信号进行后续处理。

（2）信号采集模块设计。

建立串行通讯模块，将传感器得到的信号通过串行通信传输到计算机平台，从而方便计算机动态显示。

（3）计算机中心控制平台设计。

建立计算机中心控制平台，实现对探测点、传感器的选择以及测量信号的自动处理。接收传感器采集到的数据，并创建数据结果显示人机交互界面，动态显示环境中相关参数的变化趋势，同时利于观察者观察。

2 硬件电路设计

系统要求能对环境中温度、湿度、空气质量值进行实时检测，以便了解空气中各参数值变化趋势，从而随时了解空气净化器的净化功效。选用模块化的shit10作为温湿度传感器，模块化的KQ2作为空气质量传感器，构成环境探测网络。两路传感器出来的均为标准信号，其中温湿度传感器出来的信号为数字信号，不需要对信号进行后续处理；空气质量传感器出来的信号为模拟信号，仅需要对其进行A/D转换。系统选用PIC18F452单片机作为处理器，此单片机自带10位A/D，因此电路不需要单独接A/D转换芯片。且PIC18F452单片机支持RS232和RS485，可以很方便的进行串口通讯电路连接。采用LCD显示和PC机显示双重显示方式。系统的硬件部分包含电源电路、信号采集电路、单片机处理电路、人机交互接口电路等。系统设计方案如图1所示。

3 软件设计

本文研制的环境探测网络需要将温湿度传感器、空气质量传感器的信号通过有线网络传输到计算机人机交互平台动态显示，计算机又通过单片机控制传感器的信号采集，形成一个控制循环。环境探测网络程序分为一下四个部分：温湿度传感器信号获取程序、空气质量传感器信号获取程序、LCD显示程序、串口通讯程序、人机交互接口显示程序。

4 结语

通过本设计可以实现对环境中相关参数进行检测，及时了解环境中相关参数的信息，对于实现空气净化设备的更加智能化具有十分重要的意义，并对了解环境中空气含量的变化趋势，为工业环境、医院环境和人们的生活环境等环境监测提供十分重要的数据和依据。

参考文献

[1] 付华，蔺圣杰，杨欣.光纤CO气体检测系统的研究[J].传感器与微系统，2009，28（1）：13-15.

[2] 李朝背.PC机及单片机数据通信技术[M].北京航空航天大学出版社，2000.