图书馆馆内环境实时监测系统设计

【摘要】本文提出了环境监测传感器原理，设计并分析了相关电路，在此基础上，制作了环境监测传感器系统，并将其应用到图书馆的管理中，以实现智能化控制。

【关键词】温度传感器；环境监测；单片机；多天线信息采集

1、引言

图书馆是一个对环境要求较高的场所，过高的湿度、温度以及光照都会给图书带来安全隐患，所以拥有一套可以随时检测馆内温度、湿度和光照信息，并将其适时传输的检测网络对图书馆的安全至关重要。随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们的生活、工作、科研等各个领域，传感器也已经广泛应用于生产和生活的各个方面。通过在图书感知节点的单片机最小系统上安装传感器模块可以实时监测图书馆馆内温度、湿度、光照等信息，通过利用搭建好的图书感知网络，可以无线传输图书馆内环境信息，这样通过多传感器的共同作用组成的环境监测网络可以保证图书馆的安全。

传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，这类传感器可靠性差，测量温度准确率低且电路复杂。本文提出数字式温度计，该温度计以数字温度传感器作感温元件，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化。本文分析了环境监测传感器系统结构，并对系统结构中设计到的电路进行分析，并且搭建了环境监测传感器系统。

2、环境监测传感器设计

环境检测传感器系统结构如图1所示。

图1环境监测传感器系统结构图

图书馆环境监测传感器包括电源电路、单片机电路、数字显示电路和蜂鸣器电路，接下来我们将对每一个电路进行分析。

图2单片机最小系统电路图

电源电路采用的是一个+5V的电压，为各工作电路提供电源。

单片机电路采用的是MCS51单片机，该单片机具有四十个引脚，如图2所示。在图2中，P0，P1，P2，P3端口作为数据的输入和输出，分别接不同的电路，由于单片机使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源，且单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。该电路接在AXTAL1和AXTAL2两端，还有由电阻和电容以及按钮开关所构成的复位电路接在RST端。EA引脚接上高电平就组成了一个完整的单片机电路，在单片机的内部ROM中编写相应的语言程序即可控制不同的模块工作。

数字显示电路主要是采用的四位共阴极的数码管和74LS164芯片组成。共阴极的数码管是由八个LED按不同的方式将其阴极接在一起构成，根据其亮灯的情况可以读出对应的数字和符号，该数据情况主要是由阳极端输入的信号来控制。图3给出了74LS164芯片的功能图。在图3中，当时钟（CP）每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位（MR）输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非门控串行数据输入。

图374LS164功能图

蜂鸣器电路是由蜂鸣器、三极管和电阻所构成。蜂鸣器的上端接高电平，下端与三极管的集电极相接。发射极接地，基极通过一个电阻接在单片机的某一个输出引脚上。当输入的是高电平时，三极管截止，此时三极管相当于一个断路，蜂鸣器不工作。当输入低电平时，三极管处于饱和状态，此时的三极管相当于一根导线，蜂鸣器接通后开始工作。

基于以上环境监测传感器结构设计出环境检测系统。

3、结论

本文分析了环境监测传感器系统结构，并且设计和制作了环境监测传感器系统。提出的多传感器组成的环境监测系统可以保证图书馆的安全，且成本较低，在图书馆中有广泛应用前景。

参考文献：

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[2]陈振林，杨小涛，周庆福.温度、风速对湿度传感器响应时间影响的研究[J].理论与方法，2012（6）：1922

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[4]司海飞，杨忠，王珺.无线传感器网络研究现状与应用[J].机电工程，2011（1）：1620

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