梅峻華 沈暉 胡強 吳文明

摘要：隨著現(xiàn)在高科技的進步，對環(huán)境的要求也越來越高，環(huán)境問題開始得到了社會的重視。項目設計一套基于集成傳感器的環(huán)境量檢測的系統(tǒng)，通過集成傳感器檢測環(huán)境量并將其發(fā)送到主控單元，由主控單元做出處理。集成傳感器模塊可以由用戶自行添加或減少，即插即用。此外還可以通過智能手機實現(xiàn)檢查結果的查詢。

關鍵詞：集成傳感器藍牙環(huán)境量檢測

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

隨著信息化時代的到來，人們已經(jīng)享受到了智能化帶來的無窮便利?；诩蓚鞲衅鞯沫h(huán)境量檢測系統(tǒng)應運而生。環(huán)境量檢測影響著人們的生產(chǎn)生活，但是傳統(tǒng)的環(huán)境量檢測費時費力，人們不便于及時的掌握準確的環(huán)境信息。本系統(tǒng)通過與智能手機的通信使得環(huán)境信息獲取與控制變得便利。

1 方案設計

1.1主控單元

采用STC89C52RC單片機作為中央處理器，其處理速度完全能適應多個傳感器采集以及傳輸環(huán)境信息的速度。同時其具有設計簡單方便，功耗低等特點。

1.2智能傳感器的類型

傳感器均使用模塊化集成傳感器，使用起來十分方便，且工作穩(wěn)定，有利于整個系統(tǒng)的整合及運行。測量精度較高，適用于民用領域。實驗測試結果顯示測量曲線和實際曲線十分吻合，具有較高的實用價值。

1.3智能手機與主控單元的通信

采用最新的藍牙4.2技術，該技術包括低功耗數(shù)據(jù)包長度延展，使得功耗更低，連接更加安全。另外業(yè)界領先的隱私設置讓Bluetooth Smart更智能，具體表現(xiàn)為竊聽者將難以通過藍牙聯(lián)機追蹤設備。

2 電路設計

2.1電路實現(xiàn)

電路設計如圖1-圖3所示。

2.2 AD模塊

AD模塊圖4所示，PCF8591是一個單片集成、低功耗、轉換速率高的CMOS器件。其使用I？C與單片機進行通信，并且允許在同一個I？C上接入8個PCF8591器件。這樣既可實現(xiàn)多個集成傳感器的模數(shù)轉換。

2.3 LCD顯示模塊

LCD1602是常用的液晶屏，具有省電，設計簡單穩(wěn)定等特性。由于1602液晶顯示屏的字符發(fā)生存儲器（CGROM）內部已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形所以使用起來非常方便。

3 軟件設計

3.1系統(tǒng)部分流程

系統(tǒng)部分流程圖5-6所示。

3.2溫度測量

采用DSB18B20溫度傳感器進行測量，它是采用單總線的方式進行數(shù)據(jù)的收發(fā)的。因此，除了電源和接地以外，只需要將其一個引腳連接單片機的一個I/O口引腳即可。

主程序中的主要功能：bit GetDS18B20ACK（void）//從總線上獲取ACK信號；void WriteByte2DS18B20（unsigned char Dat）//向總線上寫入1個字節(jié)的數(shù)據(jù)；unsigned char ReadByteFromDS18B20（void）//從總線上讀取1個字節(jié)的數(shù)據(jù)；unsigned char ReadByteFromDS18B20（void）//啟動一次溫度轉換，返回值為0表示成功；bit GetDS18B20Temp（int *Temp）//獲取18B20轉換后的溫度，返回值為0表示成功。

3.3氣壓測量

采用了BMP085氣壓傳感器模塊。通過總線與MCU直接連接。壓力和溫度需要由085內部的EEPROM中的校正數(shù)據(jù)進行補償。其工作過程主要包括：氣壓傳感器集成芯片將外部氣壓測量值數(shù)字化后通過串行總線傳輸給單片機，而后單片機將處理后的信號傳送給LCD顯示。

主程序中主要功能：Init_BMP085（）； //初始化氣壓計，bmp085Convert（）；//氣壓計進行數(shù)據(jù)轉換。

3.4光照度

采用光照度傳感器BH1750FVI ，它是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強度傳感器。

主程序中主要功能：Single_Write_BH1750（0x01）；// 通電；Single_Write_BH1750（0x10）；// 選擇高（H）分辨率模式；Multiple_Read_BH1750（）；//連續(xù)讀出數(shù)據(jù)，存儲在BUF中，最后將BUF中的數(shù)據(jù)取出，送給LCD顯示。

3.5藍牙

采用最新的藍牙4.2技術，實現(xiàn)了短距離無線通信，并且安全可靠。

藍牙數(shù)據(jù)接收程序中主要功能：tmp[ReceiveDataPoint] = a；//將SUBF寄存器中的數(shù)據(jù)傳到tem數(shù)組中；ReceiveDataPoint ++； //開始接收，指針地址加1；ReceiveByte = 0；//接收字節(jié)數(shù)，只接收一個字節(jié)；if（ReceiveDataPoint >= ReceiveByte）{ ReceiveFlag = 1； }//若數(shù)據(jù)接收完畢，則回值為1。

4 性能測試

4.1 數(shù)據(jù)測試

測試方法：以數(shù)據(jù)接收模塊為起點，通過移動數(shù)據(jù)測試裝置，觀察其通訊效果并記錄此時測得的各個環(huán)境參量的實時數(shù)據(jù)，測試距離如表1所示。

4.2 數(shù)據(jù)分析

從數(shù)據(jù)顯示中，可以看出通訊信號在5米～100米為正常接收，120米后通訊內容不正常。根據(jù)測試距離，通信距離符合設計要求。同時，各個傳感器在室外同一外部環(huán)境下測得的數(shù)據(jù)基本一致，只有很少偏差屬于正?，F(xiàn)象，說明各個傳感器的工作正常。

5 結語

項目使用了溫濕度、光照度、氣壓和藍牙等集成傳感器。能夠測量溫度、光照、氣壓等數(shù)據(jù)。實際運用中效果很好。

參考文獻

[1]郭天祥，51單片機C語言教程—入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2]鄭鵬峰，馮勇建，張春紅.溫度傳感器I2C接口設計[J].電子測試，2009（6）.

[3]陳蕾，鄧晶等.單片機原理與接口技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]康華光.電子技術基礎模擬部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006

[5]韓悅文.幾種典型濕度傳感器的原理和概要分析[J].江漢大學學報（自然科學版），2009（1）.