毕业论文（设计）题目

基于ARM的环境参数检测系统设计

课题来源

□科研  √应用

□教学  □其它

成果类别

□论文 √设计

一、课题的研究意义

环境检测是通过对人类和环境有危害的物质进行监测，以此来确定 环境的质量水平，通过环境检测将能够为环境治理提供最基本的保证，环境检测的内容包括背景调查，现场采样，优化布点以及数据采集等，主要是通过计划环境检测方案然后对该区域环境进行采样，然后根据采样得到的数据加以分析，最后得到环境的综合信息。

随着我国的不断发展，耗费了大量的自然资源，对环境造成了巨大的破坏，例如建立厂区而开山毁林造成了绿色植被被破坏等，这些问题对人们的生活造成了许多麻烦，但是对环境进行实时监测的话就可以分析得到那些地区的超标物质，然后对其进行综合治理，为人民生活提供保障。

二、课题研究的主要内容：

本课题的主要研究内容是一种以RAM单片机为主控芯片，建立一个环境检测系统。该系统能够将检测的环境参数信号进行处理并显示；该系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件电路系统包括： STM32最小系统、环境参数采集模块、人机交互模块等。软件部分主要是根据系统设计的需要设计出程序和流程图。

课题研究重点：

1. 传感器硬件电路设计

2. 软件程序设计

3. 显示

拟解决的主要问题：

1. 硬件电路、软件程序设计

2. 软件程序设计

预期效果：

1. 采用RAM单片机、温湿度传感器、PM2.5传感器、气压传感器、距离传感器等设备，建立一个环境检测系统，该系统能够采集到环境参数并且进行处理和显示。

2. 通过显示模块，实现数据实时显示环境参数，方便人们能及时做出相应的防护措施。

三、课题的研究方法：

研究方法：

本课题是采用RAM单片机与温湿度传感器、距离传感器、气压传感器、Pm2.5传感器相结合，来完成对环境的检测工作。传感器检测到参数信号并将信号传递给RAM单片机，单片机进行信号数据处理后在传输到液晶屏上。

第一部分：ARM STM32最小系统

本设计采用STM32f407zgt6芯片，它是由ST 公司研发的集成微控制器，内置的12位分辨率的AD转换器，内置8种I/O口，6个普通定时器和2个高级定时器。

第二部分：人机交互模块

1. 显示电路设计

本设计选用的是OLED12864显示屏。LCD1602是我们熟悉的显示屏，它只能显示两行字符，达不到我们的要求，而OLED12864功能强大，兼容大多数产品。

2. 按键电路设计

本设计的按键电路的作用是将STM32最小系统复位，用的是STM32自带的复位按键。此复位按键的作用是当STM32系统瘫痪或其它原因需要重新启动时，按下复位按键，系统会初始化，回到最开始的开机状态。

第三部分：环境参数采集模块

1. 温湿度传感器

温度传感器我选择的是DHT11传感器。这是一种无需其它组件的传感器。它可以检测空气中的相对湿度和温度，输出的是数字信号并全部校准。

2. PM2.5粉尘传感器

本设计采用的粉尘测量模块是GP2Y1014AU0F光学灰尘传感器。它可以检测到非常细小的粉尘。并且传感器消耗的电流非常少，很适用于小型嵌入式检测系统。

3. 距离传感器HC-SR04

四、课题计划进度

进度安排

完成内容

2018年7月20日-2018年11月25日

查阅文献

2018年11月26日-2018年12月31日

提出设计方案

2019年 1 月 1 日-2019年 3月25日

系统的软硬件设计

2018年 3 月26日-2019年 4月25日

系统调试

2018年 4 月26日-2019年 5月25日

编写毕业论文

五、指导教师评语和意见：

指导教师（签字）：

年      月      日

六、所在系审查意见：

系主任（签字）：

年      月    日

国外对于环境监测技术的研究较早，就温室控制而言，始于20世纪70年代。从组合仪表，采集、记录、控制待监测地信息到80年代末的分布式控制系统再到目前正在研发当中的基于计算机的数据采集的综合控制系统。历经四十多年的发展，环境监测测控制技术日新月异，研制自动化、微型化、无人化的智能监测控制系统成为各国追求的目标。在日本，凭借其先进的计算机技术，将各种植物生长发育不同阶段所需要的环境因素编写成计算机程序，对温室环境因素进行相应的调节，当某一因素发生变化时，在计算机的控制之下其他因素随之作出适当的修正或调整，始终保持各个环境因素为最佳配合状态，另外，为实现播种、浇灌、喷药等作业的自动化，日本还研制了蔬菜塑料大棚。在荷兰，花卉生产技术非常先进，借助计算机系统对玻璃温室进行精确控制。由英国伦敦大学农学院发明的温室计算机遥控技术实现了远程监控和控制，可以监测和遥控50km以外温室的温度、湿度、光照和CO2浓度等影响作物生长的环境因素。在蔬菜、花卉等农作物的生长和发育阶段，美国和荷兰还利用差温管理技术对其进行控制，生产出了适合社会需求的产品。韩国在温室安装的自动控制装置可以控制温室的光照等环境因子，但其表现并不尽如人意，人们往往需要依据经验才能实现控制。在现代科技农业的发展过程中，以色列走在了世界的前列，它拥有一体化智能温室控制系统，配套监控系统软件平台及其他先进设备，使其有限的农业资源得到充分发挥。当前，节约能源、降低成本成为国外发展温室控制的重要目标，对设备的自动化提出更高要求，控制因子由调控单因子转向多因素综合调控。就室内温室环境监测而言，在早期人们采用实验分析室内环境状况，由于数据分析需要一段时间，所以这种方式实时性较差。随着传感器技术和信息处理技术的发展，室内环境监测的手段步入了一个崭新的时代，监测系统更加智能化，实时性大大提高。

我国研究环境监测系统的起步较晚，就温室控制技术而言，始于20世纪80年代，那时生产水平不高，技术设备比较落后，对环境监测的研究能力有限，更多的需要从国外引进相关设备，再加上研究经费太高，对使用者的素质要求较高，因此大规模推广使用很难实现。在吸收、借鉴国外先进技术的基础上，我国研究环境监测的相关工程人员逐渐掌握了这种技术。随后，从欧美等国家引进的连栋温室，把原有的独立单间温室，用科学的手段、合理的设计、优秀的材料将原有的独立单间模式温室连起来，连栋温室是温室的一种升级存在。在当时，工程人员只盲目关注温室设备，对温室管理、栽培技术的挖掘、研究和开发没有给予足够的重视，再加上设备能耗高，管理不善，最终导致企业亏损，甚至倒闭。前车之鉴，“九五”初期，我国又从以色列进口温室技术供相关的工程技术人员学习和使用，并在北京建立示范农场。从90年代中后期开始，我国开始自主研制环境控制系统，钻研温室栽培和管理等技术，温室大棚不仅数量增加，而且相关配套设施和材料的质量也有所提升。1995年以后，我国相继研发了温室环境计算机监控系统、工控机管理系统、智能温室系统、和蔬菜大棚监控系统等一列环境监控系统，在温室控制技术上，我国取得了不少成果。

参考文献

1. 徐科军：传感器与检测技术，电子工业出版社。

2. 孟祥莲：单片机原理及应用—基于Proteus与Keilc ，哈尔滨工业大学出版社。

3. 王福瑞：单片机微机测控系统设计大全，北京航空航天大学出版社.。

4. 丁元杰：单片微机原理及应用，机械工业出版社。

5. 张毅刚：单片机原理及接口技术，高等教育出版社。

6. 赵晓安：MCS-51单片机原理及应用，天津大学出版社。

7. 徐惠民、安德宁：单片微型计算机原理接口与应用，北京邮电大学出版社。

8. 李广第：单片机基础，北京航空航天大学出版社。

9. 何立民：单片机高级教程，北京航空航天大学出版社。

10. 邓木生、张文初：数字电子电路分析与应用技术，高等教育出版社。

11. 张万忠、刘明芹：电器与PLC控制技术，化学工业出版社。