基于GPRS与ARM的环境监测系统的研究与实现

论文摘要

随着我国经济的快速发展,工业化程度的不断提高,自然生态环境受到了严重的破坏,而国家对环境保护也越来越重视,但我国环境监测系统相对落后,主要以人工采集和实验室分析为主。由于环境监测地点分散,不便于数据的统一管理,若采用人工抄送数据的方式,则监测效率太低、实时性差,而采用有线监测的方式则需要铺设专用传输线缆,耗费大量人力、物力,针对以上问题本文研究并实现了一个基于GPRS和ARM的环境监测系统。首先,本文从理论角度研究了GPRS无线通信技术、ARM嵌入式技术,并分析了环境监测系统的功能需求,从而设计了系统的总体结构,主要包括三部分：监测仪、GPRS网络和监测中心软件。监测仪以ARM7微控制器LPC2220为控制核心,传感器负责采集SO2浓度、温度和湿度,GPRS模块将环境数据以GPRS无线的方式传输到服务器上的监测中心软件。按照模块的设计思想完成了硬件电路的设计,包括主控制部分、信号采集部分、通信部分和电源变压模块电路,并采取了相关的硬件抗干扰措施。其次,本文构建了嵌入式系统的调试开发环境,移植了μC／OS-Ⅱ实时操作系统,设计了各个硬件驱动,将应用程序按功能划分为6个任务,采用了软件滤波算法处理环境数据,并利用WinSock和MySQL数据库技术设计了监测中心软件,该软件具备实时数据的查看,历史数据的查询、图表分析和报表打印等功能。最后,经过实地测试并进行了结果分析,测试结果表明该系统可以达到无线、实时、连续监测S02浓度、温度和湿度的目的,且系统工作稳定。该系统利用现有的GPRS和Internet网络,把各个孤立的环境监测区域联系成为了一个大的环境监测网络,为环境保护工作提供了更为有效的监测方式。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源
• 1.3 国内外环境监测系统的发展及研究状况
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 环境监测系统的总体设计
• 2.1 系统的功能分析
• 2.2 GPRS技术简介
• 2.2.1 GPRS技术的原理及特点
• 2.2.2 组网方案
• 2.3 ARM嵌入式技术简介
• 2.3.1 嵌入式系统的组成及特点
• 2.3.2 嵌入式处理器的选择
• 2.3.3 嵌入式操作系统的选择
• 2.4 系统的总体结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 监测仪的硬件设计
• 3.1 监测仪的总体结构
• 3.2 主控制部分的设计
• 3.2.1 存储器单元
• 3.2.2 时钟、复位及按键
• 3.2.3 JTAG调试接口
• 3.2.4 HMI智能显示终端
• 3.2.5 RTC电路
• 3.3 信号采集部分的设计
• 2传感器信号处理电路'>3.3.1 SO₂传感器信号处理电路
• 3.3.2 温湿度传感器电路
• 3.4 通信部分的设计
• 3.5 电源变压模块的设计
• 3.6 硬件的抗干扰措施
• 3.7 本章小结
• 第四章 环境监测系统的软件设计
• 4.1 监测仪的软件设计
• 4.1.1 监测仪的总体软件流程图
• 4.1.2 嵌入式系统的调试开发环境
• 4.1.3 LPC2220配置代码
• 4.1.4 μC/OS-Ⅱ的移植及应用
• 4.1.5 HMI驱动
• 4.1.6 按键驱动
• 4.1.7 GPRS模块驱动
• 2传感器驱动'>4.1.8 SO₂传感器驱动
• 4.1.9 温湿度传感器驱动与RTC驱动
• 4.1.10 环境数据处理中的软件滤波算法
• 4.2 监测中心软件的设计
• 4.2.1 软件的总体架构
• 4.2.2 通信部分的设计
• 4.2.3 数据表的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 模块测试
• 5.1.1 GPRS模块信息测试
• 5.1.2 GPRS数据传输测试
• 5.2 总体测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间的科研成果
• 致谢