一种气象环境监测屏的设计草稿.doc

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1、毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目 一种景观式户外噪声监测仪的设计 学院名称 机械与汽车工程学院 专 业 （班 级） 姓 名 （学 号） 指 导 教 师 系（教研室）负责人 一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）主要内容早期的城市环境测试经历了两个阶段：人工测试阶段、电台无线传输阶段。人工测试方式的劳动强度大、效率低。电台无线传输虽然在理论上能够实现对城市各环境监测敏感点的覆盖，但是它的一次性投资成本和维护费用都很高，尤其值得注意的是：它占用的频道数很多，频道的占用费高，并且存在频率漂移问题，这对无线通讯来说是很不利的。目前环保系统监测网络

2、采用GPRS技术充分利用了现有基站线路，可实现城市环境监测的完全自动化。然而该网络下的大多数环境监测终端目前均采用黑匣子的形式，即24小时工作并实时上传数据，公众无法通过监测终端直接获得数据，如噪声、温湿度、风速等。本项目研究目的就是研制一种造价低廉、布点灵活、安装方便的景观式气象环境监测屏终端，可替换城市现有环境监测网络下的部分终端，公众可以直接从该监测终端上获得自己所关心的气象环境信息，这拉近了环保与人们日常生活的距离，对于完善城市环境监测网络系统、加快实现我国创建“环境保护模范城市”工程、建设数字化环保具有十分重要的意义。本课题设计的气象环境监测屏，可实现噪声统计量测试、温湿度、风力风向

3、、公告发布、日期时间、远程控制等功能。设计内容主要包含以下几个方面：1、硬件总体设计、2、MCU主控系统；3、气象环境监测模块；4、显示屏控制模块；5、监测屏机械结构设计；基本要求1)学习理解环境监测终端、网络的工作原理、结构及功能； 2)学习MCU、ADC、RS232接口等典型芯片功能、引脚与功能、常用气象环境监测模块功能结构； 3)学习、巩固机械及电气设计相关知识，正确完成相关的机械和电子部分设计； 4)巩固汇编语言知识，掌握实现控制功能的方法和流程； 5)按照预期进度完成毕业设计；6)论文格式根据学校统一要求撰写。二、应收集的资料及主要参考文献1) 气象环境监测终端、网络、各模块结构功能

4、、应用手册等相关资料2) 相关电气设计手册3) 电工学、微型计算机原理与接口技术4) 监测屏幕系统显示、控制、接口电路原理、组成、设计等相关知识资料5) 51系列单片机及相关接口控制芯片资料6) 英文翻译资料三、毕业设计（论文）进度计划起 迄 日 期工 作 内 容备 注1).2013.3.012013.3.212).2013.3.222013.4.153).2013.4.162013.5.254).2013.5.262013.5.315).2013.6.012013.6.101).学习理解气象环境监测屏的基本原理，掌握各模块的硬件设计方法，并搜集整理相关电路、芯片、应用等资料2).设计完整的气

5、象环境监测屏总体方案，熟悉各基本电路的结构与功能(同时完成英文翻译任务)；3).具体完成毕业设计相关的各部分内容4).论文的局部修改和格式排版5).论文打印和答辩资料的准备 开 题 报 告 （该表格由学生独立完成)建议填写以下内容：1.简述课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题。2.重点介绍完成任务的可能思路和方案；3.需要的主要仪器和设备等；4.主要参考文献。一、论文题目一种气象环境监测屏的设计二、所选课题的来源、目的意义目前环保系统监测网络采用GPRS技术充分利用了现有基站线路，可实现城市环境监测的完全自动化。然而该网络下的大多数环境监测终端目前均采用黑匣子的形式，

6、即24小时工作并实时上传数据，公众无法通过监测终端直接获得数据，如噪声、温湿度、风速等。本项目研究目的就是研制一种造价低廉、布点灵活、安装方便的景观式气象环境监测屏终端，公众可以直接从该监测终端上获得自己所关心的气象环境信息，这拉近了环保与人们日常生活的距离，对于完善城市环境监测网络系统、加快实现我国创建“环境保护模范城市”工程、建设数字化环保具有十分重要的意义。 三、设计方案的基本思路 系统的总体方案框图如下图所示。请爱护我们的环境xxx68.5 dB环境噪声GPRS短信方式通信网络监控中心服务器中心软件WEB发布信息发布编辑软件手机 监测终端由声学测试探头、气象监测模块、数据采集传输仪、G

7、PRS传输模块、散热系统、显示系统、电源等组成。传声器经前置放大器输出的交变电压信号，由延长电缆进入数字式声学前端，在其内部完成模拟信号的增益、计权、滤波、有效值检波、模数转换和声级计算，并以串口方式输出每秒钟的等效连续声压级。之后经统计分析模块完成声级的统计。终端的主控模块基于C8051F061设计，使用多数字串口方式与外部模块实时通讯。COM2、COM3口与数字式温湿度、风向风速模块相连，获得同步的气象信息。COM4口控制LED控制卡，可将噪声、气象信息实时发布至大屏幕。COM5通过透传方式与GPRS模块通讯，将监测数据分批上传至中心主站。 由于终端需常年户外工作，设计时加入了备用电源和散

8、热系统。突发停电时，备用电源通过市电监测模块自动开启，此时系统关闭通讯模块进入低能耗模式,但仍可进行噪声监测。当外部电力恢复时，系统重新开启通讯模块，并将未上传的历史数据补发给中心主站。四、课题研究的主要内容及拟解决的问题课题研究的主要内容：本课题设计的气象环境监测屏，可实现噪声统计量测试、温湿度、风力风向、公告发布、日期时间、远程控制等功能。设计内容主要包含以下几个方面：1、硬件总体设计、2、MCU主控系统；3、气象环境监测模块；4、显示屏控制模块；5、监测屏机械结构设计；拟解决的主要问题：1）显示屏空间有限，如何通过MCU有效的控制屏幕，将气象环境信息发布出来是一个需要解决的主要问题；2）

9、单片机如何读取到各个气象环境监测模块的信息；对于接口不统一的各模块，单片机如何去适应，如何能做到通用型设计即柔性设计；3）如何实现短信控制大屏幕，完成公告信息的发布；4）该气象环境监测屏安装在公园，交通枢纽等公众场合，其结构如何设计的合理且美观是一个需要解决的重要问题。5）如何保证测试系统的可靠，防止自身数字电路、外部辐射、供电电源对测量精度的影响，尽可能提高信号的信噪比，减少失真。课题解决的思路： 1）可设计为多块LED屏幕形式，即上端为小屏幕，用于显示气象环境监测信息；下端为大屏幕，显示发布的公告信息、日期等。对于小屏幕而言，考虑到尺寸较小，因此大部分时间显示实时噪声信息；对于数据变化不大

10、的温度、湿度、风力、风向等信息，每半分钟刷新一次，或只显示统计值。2）MCU的接口采用柔性设计，MCU扩展设计4各模拟通道、5个RS232数字通道、4个IO输入和4各继电器输出。对于模拟式气象环境模块，可连接其模拟通道输入接口，对于数字式气象环境模块可使用RS232进行通信。若外接数字式监测模块增多，可将MCU的某个RS232接口1分为4，扩展连接。3）单片机控制GSM模块，接收到符合格式的短信信息，并将其存入非易失性存储区内，MCU再通过与大屏幕控制卡通信，将显示信息以指定的形式显示在相应位置上。单片机实时查询GSM模块的接收缓冲区，对显示信息进行更新。4）显示屏以景观式结构进行设计，屏幕设

11、计为双面结构，以方便观看。屏幕框架的结构主体为矩形并配合屏幕尺寸，在周围进行美工设计。LED屏幕为双面设计，故一种一扇设计为开门方式，以便调试、安装、维修。5）进行抗干扰设计。在模拟电路中，所有的芯片供电电源处均耦合0.22uF旁路电容，或增加滤波电感；模拟电路的电源和数字电路电源隔离开，之间使用LC进行滤波；模拟地和数字地在ADC芯片处一点相连，尽可能降低模拟地的接地电阻；设计尽可能降低数字电路时钟频率，PCB布线时对其进行铺地屏蔽。指导教师评语：（建议填写内容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等） 指导教师签名： 年 月 日 毕业设计过程记录表 （教师填写）序号检查时间检查内容指导教师阶段检查评语（要指出该阶段存在的问题及解决的方法）指导教师签 名13月中旬1.资料收集情况2.开题报告完成情况3.外文翻译完成情况 年 月 日24月上旬1.检查学生投入情况2.设计论文进展情况 年 月 日35月中旬1.总体任务完成是否过半2.院系中期检查意见3.存在问题及采取措施 年 月 日46月上旬1.审查论文质量注意英文摘要部分2.答辩前的准备情 况 年 月 日备注：指导教师应按要求和时间段及时填写，该表格由学生保管，留在设计现场随时接受校、院两级督导组检察。