随着经济社会的发展,人们对环境的要求也越来越高,环境问题开始得到了社会的重视.目前,环境监测发展的一个重要方向是开发适合中国国情、价格低廉的远程监测系统,而如何获得环境参数又是环境监测系统中极为重要的一部分,没有环境参数就无法进行后面的分析、决策工作.该课题的研究内容是野外和水上环境信息源的获取和传送方法,对环境参数测量设备及其无线通信技术进行了研究,设计了低功耗微机测量系统、适合于ISM频段的通信协议、太阳能供电系统和典型的测量电路.测量部分主要以模拟电压或电流信号、数字信号等形式提供被采集数据.经过一系列的分析和比较,我们选用C8051F系列单片机中的C8051F005作为测量设备,C8051F005单片机自带的有片内温度传感器,在测量精度要求不高的情况下,可以直接使用它来测温.另外我们针对测量精度要求比较高的情况,设计了由片外传感器构成的典型测量电路,将其输出连接至单片机的模拟通道输入,实现对环境参数的测量.数据传输主要将数据及时传送到上一级系统,针对目前无线通信成本较高的问题,我们选择了不收费的ISM频段进行通信,目前环境监测系统工作在这一频段的设计还很少.ISM是全世界公开通用使用的无线频段,能够用于工业、科学和医疗领域,可不必申请专用许可证.使用这一频段可以大大降低环境监测系统的成本.由于我们的通信系统工作在ISM频段,处理器为单片机,在环境监测中,数据的通信量也不大,实时性要求不高,因此通信协议的设计以简单和可靠为主.我们设计的通信协议由物理层、数据链路层以及应用层组成.通信系统的物理层主要负责比特的传输和接收、比特到字节的转换以及信号的编码和译码.数据链路层在发送时负责将上层的数据封装成包,在接收时拆包成数据提供给上层,并对数据收发进行差错控制,其协议的设计基于停止等待协议、CSMA接入方法及动态频道选择协议.过去的环境监测系统一般都采用有线的电源或者使用蓄电池供电,有线的电源大大增加了系统的成本,蓄电池由于要定期更换,也会造成很多不便,需要大量人力物力的投入.针对这些问题,我们设计了太阳能充电电路作为系统的能量来源,利用天然的太阳能资源提供能量,可以避免以上的缺点.充电电路的设计选用微功耗的DC-DC转换器来稳定太阳能电池的输出电压.