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管廊环境自动巡检设计与实现(程序+电路图+串口助手)

2022/08/12
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课题的基本内容

为了实现管廊环境的信息化,智能化以及使用或维护的便捷,设计综合管廊环境自动巡检系统。此系统由核心处理器单片机,各类用于检测环境参数的传感器,控制终端等组成。实际检测形式为小型巡检小车。巡检小车在接收到PC端发出的指令后开始进行驱动模块的运行,实现到达巡检目的地的要求,完成后自动开始通过机上装配的各型号传感器等元件进行对环境参数进行数据的收集和分析,最后将整理好的环境参数发送回PC终端,由控制人员进行数据的对比分析,完成最后的检测工作,本设计的主要内容:

1、研究当前管廊环境检测的复杂性,选择三个较为重要的参数,来实现对管廊环境的检测,并对相关技术的国内现状以及发展趋势进行研读,了解当前发展趋势;

2、分析管廊环境自动巡检系统的国内,对管廊环境自动巡检系统总体方案的设计,对比能够实现管廊环境自动巡检的不同方案,根据工作环境以及性价比,选择一款最为合适本文的方案,完成系统框图的设计;

3、管廊环境自动巡检系统硬件电路设计,根据设计的总体方案对完成硬件电路的设计与硬件焊接,包括单片机控制电路,温湿度检测电路,烟雾检测电路,参数显示电路,声光报警电路,小车驱动电路,按键设置电路,对电路的引脚资源分配,连接以及工作原理进行分析与设计,完成硬件设计;

4、系统软件设计,分析实现的功能,结合所设计的硬件电路,完成对算法的设计,以流程形式完成对算法逻辑设计的说明,包括主程序算法,温湿度检测算法,烟雾检测算法等;

5、对管廊环境巡检系统的实物进行调试,验证所有功能,并对系统进行优化。

研究方案及预期达到的目标

方案一:

本课题管廊环境自动巡检系统,主要对管廊环境温度,湿度以及烟雾三个参数进行检测,根据检测参数来对管廊环境是否有火灾进行预防,确保管廊弧环境安全,整个系统以STC89C52单片机为核心,采用DS1802温度传感器实现对管廊环境温度检测,采用MQ2烟雾传感器实现对管廊环境烟雾检测,采用按键实现对参数界限值进行设置,采用LCD1602对检测到的管廊环境参数进行设置,采用蜂鸣器实现异常报警,对于巡检车的驱动采用电机实现。

方案二:

本课题管廊环境自动巡检系统,主要对管廊环境温度,湿度以及烟雾三个参数进行检测,根据检测参数来对管廊环境是否有火灾进行预防,确保管廊弧环境安全,整个系统以STM32单片机为核心,采用DHT11温湿度传感器实现对管廊环境温度和环境湿度检测,采用MQ5烟雾传感器实现对管廊环境有害气体检测,采用LCD1602对检测到的管廊环境参数进行设置,采用蜂鸣器实现异常报警,对于巡检车的驱动采用电机实现,将数据上传到PC机实现监控功能。

方案三:

本课题管廊环境自动巡检系统,主要对管廊环境温度,湿度以及烟雾三个参数进行检测,根据检测参数来对管廊环境是否有火灾进行预防,确保管廊弧环境安全,整个系统以STC89C52单片机为核心,采用DHT11温湿度传感器实现对管廊环境温度和环境湿度检测,采用MQ2烟雾传感器实现对管廊环境烟雾检测,采用按键实现对参数界限值进行设置,采用LCD1602对检测到的管廊环境参数进行设置,采用蜂鸣器实现异常报警,对于巡检车的驱动采用电机实现,将数据上传到PC机实现监控功能。

综上所述,因技术成本原因,选择方案二。

方框图如图1所示

本设计分为8个模块,以单片机最小系统为中心,相互配合完成系统功能

程序流程图如图2所示

程序流程图为,初始化,液晶显示设置值和初始值,按键设置阈值,传感器读取五十度和烟雾值,液晶更新显示,判断小车是否到巡检时间,如不到继续等待,到了就进行巡检,,如参数达到报警值进行声光报警,,等小车巡检回来将数据导出查看异常参数。

预期目标:

  • 温度范围:0-50℃, 湿度范围:20-90%RH,测温精度:±2℃ 测湿精度:±5%RH;
  • 能实现对烟雾的探测,浓度范围:10—1000ppm,精度±1ppm。
  • 具有温湿度和有烟雾超限报警功能;
  • 键盘设定功能,最小步进值为0.1;
  • 液晶实时显示温湿度和浓度信息;
  • 小车行驶速度1m/s,每30分钟巡检1次,数据上传至PC机
  • 3-原理图(源文件+PDF).zip
    描述:原理图
  • 1-源程序.zip
    描述:源程序
  • XCOM(正点原子推荐).zip
    描述:串口助手

BOM清单

器件型号 数量 参考价格 风险等级 ECAD模型 数据手册 更多信息
STM32F103C8T6 1 未精准适配到当前器件信息,点击查询推荐元器件
LCD1602(5VBLUEBACKLIGHT) 1 未精准适配到当前器件信息,点击查询推荐元器件
L298N 1 未精准适配到当前器件信息,点击查询推荐元器件
DHT11 1 未精准适配到当前器件信息,点击查询推荐元器件
MQ2 1 未精准适配到当前器件信息,点击查询推荐元器件
HC05蓝牙模块 2 未精准适配到当前器件信息,点击查询推荐元器件

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