无人工作站可移动环境监控系统设计

摘要

为配合高山、深水作业，以及有毒、有辐射性的生化实验等，本论文基于嵌入式微处理器设计出了一套适用于无人工作站的可移动环境监测系统以节省环境监测所需的人力、物力、财力。
　　该系统主要包括四个功能单元：现场环境监测器、监测服务器、用户远程监测器和通信单元。现场环境监测器主要包括环境状态检测子系统和运动子系统。基于微处理器STC89C52RC和集成芯片DHT21、MQ-2、HC-SR501等设计出了环境状态检测子系统以完成工作站的温度、湿度、烟雾、人员闯入等环境状态的检测。运动子系统采用集成芯片L298N等驱动直流电动机，带动三轮小车移动安置在该小车上的环境状态检测子系统和无线通信模块。在Linux操作系统中，基于ARM9微处理器S3C2410实现了监测服务器。监测服务器上的Web服务器维持用户远程监测器的正常运行。利用JavaScript技术、Ajax技术，监测服务器实现了对用户通过远程监测器发出的监测指令的实时响应、环境状态在远程监测器上的动态显示与更新。利用Web网页技术，实现了用户远程监测器。通信单元由Internet/Intranet通信模块和无线通信模块构成。通过Internet/Intranet通信模块，环境状态、监测指令在监测服务器与用户远程监测器之间传送。基于NRF905的无线通信模块实现了现场环境监测器与监测服务器之间的环境状态传递与运动指令的发布。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 研究现状

1.4 主要研究内容与结构安排

2 系统方案设计

2.1 系统模型

2.2 现场环境监测器

2.3 监测服务器

2.4 用户远程监测器

2.5 通信单元

2.6 系统方案

3 现场环境监测器硬件设计

3.1 处理器选型

3.2 STC89C52RC 系统设计及其资源分配

3.3 电源设计

3.4 检测子系统

3.5 现场报警子系统

3.6 显示子系统

3.7 运动子系统

3.8 通信接口设计

3.9 本章小结

4 现场环境监测器软件设计

4.1 软件开发环境

4.2 主程序设计

4.3 检测子系统软件设计

4.4 现场报警子系统软件设计

4.5 显示子系统软件设计

4.6 运动子系统软件设计

4.7 通信软件设计

4.8 本章小结

5 监测服务器

5.1 监测服务器处理器

5.2 监测服务器硬件资源

5.3 系统移植烧写

5.4 通讯程序设计

5.5 接口文件

5.6 Web 服务器的移植

未标题

5.8 远程访问网络设置

5.9 自启动脚本的编写

5.10 jiffs2 可读写文件系统制作

5.11 本章小结

6 用户远程监测器

6.1 登陆主界面设计

6.2 功能选择界面设计

6.3 当前环境状态界面设计

6.4 历史环境状态界面设计

6.5 控制界面设计

6.6 本章小结

7 通信单元设计

7.1 通信单元硬件设计

7.2 通信单元软件设计

7.3 本章小结

8 实验

8.1 现场环境监测器

8.2 用户远程监测器

8.3 实验结果分析

8.4 本章小结

9 总结与展望

9.1 总结

9.2 展望

参考文献

附录 A 现场环境监测器电路原理图

附录 B 现场环境监测器参考程序

附录 C 监测服务器参考程序

攻读硕士学位期间发表学术论文及科研情况

致谢