大气质量远程监测系统设计

论文编号:ZD605 论文字数:24426,页数:57，有外文翻译，原理图，

摘 要

 本文阐述了空气质量参数的远程监测系统的下位机设计方法及其软硬件的实现过程。该系统利用成熟的单片机技术，以微控制器AT89S8252作为主要控制器件，并通过扩展相关的外围电路以及采用模块化的软件设计完成了能在远程无人职守的情况下工作的空气质量参数监测系统。
 该系统硬件主要包括CPU模块、数据采集模块、液晶显示模块、MODEM通信模块和程序下载等几个模块。
 CPU模块主要由微控制器AT89S8252构成主控器件，完成对整个系统的控制作用。
 数据采集模块主要功能是将四路模拟输入信号转换成数字信号，由于使用了功能强大的AD7705转换芯片，使得该模块还具有滤波功能，滤除工频噪声的干扰。
 液晶显示模块主要是将A/D转换后的数据显示出来，以便观察。
 MODEM通信模块的主要功能是将采集到的数据通过RS-232C串行通信传送给上位机。
 程序下载模块采用了灵活、方便的SIP编程模式，能将调试好的程序方便、快捷的下载到单片机的FLASH程序存储器中，也为系统的在线升级提供了方便。
 该系统的软件主要由主模块、数据采集模块、显示模块及通信模块等几个部分组成，主模块为核心，管理其他3个子模块。另外在主模块和通信模块中，在适当的位置插入软件看门狗模块来监视系统的运行状态，以防通信死锁等意外情况导致下位机瘫痪，实现下位机在软故障条件下的自恢复。
 设计完成的系统可以对空气中的四路模拟量进行自动监测。
 
关键词：质量参数，下位机，数据采集，无人职守，远程监测 

ABSTRACT
 
 This paper elaborates the design method of the lower computer of air quality parameter monitoring system and its software and hardware relization.This system, which works under the remote nobody-watch condition,uses well-rounded MCU technology and takes micro-controller AT89S8252 chip as the primary controller with the expansion of related peripeheral circuits and adopting the software design of modulization.
 The system mainly includes the CPU module,data acquisition module, LCD module, MODEM communication module and program downloading module, etc.
 The CPU module mainly uses the micro-controller AT89S8252 to consist of the host control device in order to perform the whole system control action.
 The main function of the data acquisition module is to convert four channels analog inputs into digital singnals.The use of the powerful AD7705 transformation chip enables this module to have the filter function which can filter the industrial frequency noise.
 The main function of the LCD module is to display the result data of A/D converter,which can be easily observed.
 The main function of the MODEM communication module is to transmit the acquired data to the upper computer by the serial communication of RS-232C.
 The flexible and convenient ISP programming pattern is adopted in the program downloading module,which can conveniently and quickly download the debugged program to MCU’ s FLASH program memory, and is also convenient for the system to update on-line.
 The software of the system is mainly composed of main module,data acquisition module,display module and communication module,etc.The core module of the system is the main module which manages the other three sub-modules.In order to avoid the communication deadlock and other contingencies which lead to break down the lower computer and achicving auto-recovery in th software failure,moreover,a software watch dog module is inserted to monitor the running conditions of the system in the main module and the communication module in suitable sites.
 The completed system can automatically monitor four analog parameters in air.
 KEY WORDS：Quality parameter, Lower computer, Data acquisition, Noboby-watch, Remote monitoring

目 录
第1章 概述 1
1.1空气质量监测的国内外发展现状和研究意义 1
1.2空气质量参数的远程监测系统所采用的技术路线 2
第2章 系统硬件电路设计 3
2.1 系统总体结构框图 3
2.2器件选型介绍 4
2.3 CPU模块设计 6
2.4 时钟电路设计 7
2.5 数据采集模块设计 8
2.5.1 AD7705概述 8
2.5.2 AD7705接口电路设计 9
2.6 人机界面设计 11
2.6.1 概述 11
2.6.2 接口信号说明 11
2.6.3 液晶显示模块接口电路设计 12
2.7 MODEM通信接口设计 13
2.7.1 通信接口模块 13
2.7.2 多机通信 14
2.8 程序下载模块接口设计 16
2.8.1 AT89S8252单片机并行编程 16
2.8.2 AT89S8252单片机串行编程 16
2.9 复位电路设计 18
2.10 电源设计 18
第3章 系统软件设计 20
3.1 系统的软件框架 20
3.2 软件主模块设计 20
3.3 显示模块设计 24
3.4 数据采集模块程序设计 27
3.4.1 AD7705的初始化程序设计 27
3.4.2 读取AD7705结果的程序设计 30
3.5 MODEM通信模块程序设计 34
3.5.1 MODEM与AT指令 34
3.5.2 MODEM的初始化程序设计 35
3.5.3基于 MODEM的远程数据传送程序设计 35
3.6 基于软硬件看门狗的容错性设计 49
3.6.1 看门狗定时器的功能 49
3.6.2 看门狗的控制寄存器WMCON 49
3.6.3 看门狗的启动与喂狗的实现 50
第4章 结论和建议 52
参考文献 53
致  谢 54
附  录 55
附录A：HD44780的指令表 55