论文总字数：44266字

摘 要

本文针对校园环境内多个环境参数的监测方法进行了介绍。首先说明当前存在的校园环境问题，并介绍环境监测的一些技术。之后给出了整体设计思路，并就测量参数选用的传感器和原理进行了阐述，细化电路功能块，具体讲述了各部分功能电路的原理。接着通过简要介绍蓝牙的通信协议和指令集，引出单片机与手机端配对的实现方法。最后就程序和调试过程中的一些难点进行解释。全文以单片机为中心，对环境噪声，光照，气压和温湿度进行监测。集成化的传感器不仅简化了电路，它们持续采样也保证测量结果的实时性。附加的蓝牙功能使得数据能过无线传输，增加了使用的便利性。

关键词：环境参数 蓝牙技术 单片机 实时监测 无线传输

Design of campus environmental monitoring system

Abstract

The campus environment in environmental parameters monitoring are introduced. First of all, it explains current environmental issues, and introduces the technology and methods of monitoring. Then it gives the overall design ideas, the sensor and the principle of the measurement parameters are described. Then the refinement of the circuit function blocks, the specific details of the functional circuit of the principle of the circuit. Then the communication protocol and instruction set of Bluetooth module is introduced briefly, and the realization method of the matching between single chip microcomputer and mobile phone is introduced. Finally, some difficulties in the process of the program and debugging process are explained. The full article takes the SCM as the center, the environmental noise, light, air pressure and temperature and humidity to monitor. The integrated sensor not only simplifies the circuit, but also ensures the real-time performance of the measurement results. The additional Bluetooth function allows the data to be transmitted over the wireless, increasing the convenience of design.

Key Words: Environment parameter; Bluetooth technology; SCM; Real-time monitoring; Wireless transmission

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 环境监测的背景 1

1.2 环境监测的现状与发展 1

1.3环境监测技术介绍 2

1.4 环境监测的目的及应用 3

第二章 系统总体设计思路 4

2.1 设计内容 4

2.2总体设计思路 4

2.3总体设计框图 5

第三章 传感器选择与原理 7

3.1声音传感器 7

3.2光照传感器 7

3.3气压传感器 7

3.4温湿度一体传感器 8

第四章 单元电路设计 9

4.1声音采样电路设计 9

4.2光照采样电路设计 10

4.3气压采样电路设计 12

4.4温湿度采样电路设计 15

4.5单片机控制电路设计 16

4.6按键选择电路设计 18

4.7显示电路设计 19

4.8报警电路设计 21

4.9无线传输电路设计 22

4.10总体电路图设计 22

第五章 蓝牙模块使用及通讯协议 24

5.1蓝牙模块在设计中的作用 24

5.2蓝牙模块HC-05的使用 24

5.3蓝牙协议 25

第六章 软件设计 27

6.1软件设计环境 27

6.2程序设计思路及流程图 27

6.3传感器初始化 28

6.4采样读取数据 28

6.5液晶屏显示 29

6.6 A/D转换 29

6.7串口通信 30

第七章 调试过程 31

7.1硬件调试 31

7.2噪声划分 31

7.3数据分析 32

7.4电源供电 33

7.5延时程序调试 33

7.6手机蓝牙调试 34

7.7最终功能演示 34

参考文献 36

致谢 38

附录 39

第一章 绪论

1.1 环境监测的背景

人类的生存离不开环境，它是人类历史发展的基础。而监测就是对某种事物进行的测定和监控。环境监测就是通过对影响环境的各个参数进行测量，以确定环境的好坏及其将来可能的变化趋势。若是对环境中的某项参数进行单个地点，单个数据的测量，所得出的结论只能是片面的，环境因素的测定需要在一定范围，时间，空间内多次进行，综合分析其测定数据，才能对环境的好坏做出较为确切的评价。

人类的进步总是伴随着环境的破坏，直到二十世纪五十年代，人们才意识到环境的重要性，自此便有了环境监测这门科学。科学技术的发展在一定程度上也可以用到对环境的保护上，上世纪七十年代，人们逐步意识到环境参数的多样性，不仅是化学因素会影响到环境质量，例如噪声，光热等等物理因素也对环境有着较大的影响。这个时期的环境监测具有了明确的目的性和主动性。到了八十年代初，部分发达国家建立起了自动化的环境监测系统，系统以计算机为中心，通过无线传输的方式远距离控制监测仪器，所得数据又会通过无线送到计算机上，由计算机进行统一处理，自动生成参数对照表格，画出污染程度分布，预测近期环境质量走势。若是某处环境污染过于严重，超出制定的标准时，就可以及时地做出相应措施来补救。这一时期的环境监测已经拥有了较高的自动化，一个以计算机为中心的环境监测体系基本成型。

1.2 环境监测的现状与发展

伴随着科学技术的进步，世界经济得到飞速发展，而环境问题却日趋严重。在可持续发展思想的引导下，节能环保成为人们关注的重点。在我国，环境监测可分为三个阶段。因事故发生导致对环境参数的监测；对明显的污染源进行持续性的监测；为防止环境污染对环境各参数自动化的监测。

虽然我国环境监测事业起步较晚，但经过几代环境监测人员的不懈努力，现在已经发展到了一个高度自动化的持续型监测阶段。我们拥有着多种监测方式，包括物理监测、卫星监测、生物监测等等。监测的范围也有了质的改变，不再是一个区域或是一个城市的单点监测，而是面向全国的系统化监测。此外，国家大力加强了对工农业生产和生活污染的监测防治，目的在于提供给人们一个更好的食品安全和生活质量的保障。目前，我国已经形成了一个以环境保护为基础的中国特色环境监测技术规范，这一制度体系将从环境中的各个参数着手，全方位切实保护人们生活的环境与利益。

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