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简谈单片机海洋环境监测系统设计

收藏本文 2024-01-27 点赞:33637 浏览:156372 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:广袤的海洋蕴含着丰富的资源,在陆地资源日趋匮乏的今天,世界各国纷纷将目光投向海洋,但是在海洋资源开发和利用的历程中,海洋环境也随之遭到破坏。由此海洋环境监测技术的探讨和开发显得尤为重要。传统的环境监测策略是通过人工采集海水样品,带回实验室浅析,这种策略不但费时费力而且样品在采集和运输的历程中很有可能已经被污染,由此需要研制一套可以实时在线监测并且可以远程传送数据的海洋环境监测系统。本项目探讨的海洋环境监测系统结合GPRS无线通讯技术,海洋化学传感器技术和电子技术,实现对海水水质的自动、实时监测,并能将数据通过GPRS网络传递给监测中心,探讨人员只需通过一台电脑就可以了解监测海域的水质情况,这很大程度上转变了过去只依靠现场取样带回实验室浅析这种落后的监测方式。本论文首先以海洋环境监测系统的近况和需求为基础,确定了海洋环境监测系统的监测参数,并以此为基础作出了监测系统总体案例的规划。然后再详细描述了海洋环境监测系统的设计案例,包括硬件实现案例和软件实现案例。本系统由于需要长期在水下工作,并且在水下系统能够携带的电能十分有限,由此在元器件选型、硬件设计和软件设计时均考虑了低功耗设计。单片机主控单元选用了TI公司的超低功耗单片机MSP430F149,在系统不工作时单片机进入低功耗方式,同时在CPU休眠之前通过软件制约关断所有不参与工作的设备的电源,以此将系统功耗降到最低。单片机的作用主要有两个:(1)采集并存储数据(2)通过GPRS模块将数据发送到数据中心。根据项目要求,需要通过无线通讯方式将数据传到监测中心,而GPRS目前比较成熟且成本相对便宜,由此选用GPRS作为无线通信方式。GPRS具有很多优点:(1)高速数据传输,它的速度是G网络的十倍;(2)永远在线,由于建立新的连接几乎无需任何时间,由此可以与网络随时保持连接,这点特别适合于突发短时连接;(3)资费低廉,按流量计费。本论文利用GPRS模块进行无线传输,以达到实时在线监测海水水质的目的。最后在硬件和软件都完成后,对整个系统进行了测试,测试结果表明该系统可以正常工作,已经达到预期的目的。关键词:海洋环境论文传感器论文低功耗论文msp430论文单片机论文GPRS论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-11

    第1章 绪论11-14

    1.1 课题探讨的背景与作用11

    1.2 国内外海洋环境技术探讨近况11-13

    1.2.1 国外探讨近况11-12

    1.2.2 国内探讨近况12-13

    1.3 本论文探讨内容及论文结构13

    1.4 本章小结13-14

    第2章 海洋环境监测系统的监测策略浅析14-25

    2.1 引言14

    2.2 海洋化学/物理监测参数的确定14

    2.3 海洋环境监测系统总体案例规划14-16

    2.4 GPRS无线通讯技术16-24

    2.4.1 GPRS技术介绍16-17

    2.4.2 GPRS的网络结构17-18

    2.4.3 GPRS网与IP网互联18-21

    2.4.4 监测中心与GPRS模块互联的两个关键技术-动态域名和端口映射21-24

    2.5 本章小结24-25

    第3章 海洋环境监测系统的硬件设计25-47

    3.1 引言25

    3.2 数据采集电路案例设计25-27

    3.3 传感器、微处理器及其他主要器件选型27-33

    3.3.1 化学电极的选用27-30

    3.3.2 物理传感器的选用30

    3.3.3 微处理器的选择30-31

    3.3.4 其他主要器件选型31-33

    3.4 硬件电路设计33-45

    3.4.1 电源电路34-35

    3.4.2 溶解氧检测单元电路设计35-40

    3.4.3 化学传感器信号检测单元电路设计40-41

    3.4.4 温度检测单元电路设计41-42

    3.4.5 水深检测单元电路设计42-43

    3.4.6 存储电路和时钟电路设计43-44

    3.4.7 RS232串口通信44-45

    3.5 PCB及电路抗干扰设计45-46

    3.6 系统功耗及硬件电路外形46

    3.7 本章小结46-47

    第4章 海洋环境监测系统的软件设计47-58

    4.1 引言47

    4.2 下位机程序设计47-48

    4.3 上位机程序设计48-53

    4.4 监测中心软件设计53-55

    4.4.1 数据库模块程序设计54

    4.4.2 数据库的写入54-55

    4.4.3 数据库的管理55

    4.5 GPRS通讯模块设计55-57

    4.5.1 DTU参数设置56-57

    4.6 本章小节57-58

    第5章 海洋环境监测系统的实验调试58-65

    5.1 引言58

    5.2 系统电路测试58-60

    5.3 海洋环境监测系统综合调试/海试60-64

    5.3.1 海洋环境监测系统综合调试60-61

    5.3.2 海洋环境化学/物理多参数监测系统海试61-63

    5.3.3 海试结果浅析63-64

    5.4 本章小节64-65

    第6章 总结与展望65-66

    6.1 课题总结65

    6.2 课题展望65-66

    致谢66-67

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