基于51单片机粮库无线温度监测系统的设计__本科-毕业论文.docx
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科技学院2013届本科毕业论文
基于51单片机粮库无线温度监测系统
的设计与实现
专 业:
通信工程
中国﹒贵州﹒贵阳
2013年5月
贵州大学科技学院本科毕业论文(设计)
第
I
页
目录
摘要 Ⅲ
Abstract Ⅳ
第一章绪论 1
1.1引言 1
1.2现状 1
1.3目的和意义 2
1.4本文结构 2
第二章方案的比较和论证 3
2.1温度传感器的选型 3
2.2无线发送模块的选型 4
2.3语音芯片的选型 5
2.4显示模块的选型 6
第三章MCS-51单片机的结构与原理简介 7
3.1MCS-51单片机的内部结构 7
3.1.1MCS-51单片机的组成 7
3.1.2CPU 7
3.2MCS-51单片机外部结构 8
3.2.1MCS-51单片机引脚功能 8
3.2.2复位和复位电路 10
3.3MCS-51单片机的定时器/计数器 10
3.3.1定时器/计数器的结构 10
3.3.2工作方式 11
3.4MCS-51单片机的中断系统 12
3.4.1中断请求源和中断请求标志 12
3.4.2中断控制 13
第四章 系统硬件设计 15
4.1系统硬件框图 15
4.2单片机模块 16
4.3无线发送模块 16
4.3.1RF1100-232技术指标 17
4.3.2RF1100-232端口定义 17
4.3.3RF1100-232参数设定 18
4.4温度传感器模块 22
4.4.1DS18B20的管脚定义及内部结构 22
4.4.2DS18B20温度数据格式 23
4.4.3DS18B20温度传感器工作原理 23
4.5显示模块 24
4.5.1数码管显示 24
4.5.2液晶显示 26
4.6语音报温模 28
4.6.1引脚及功能 28
4.6.2ISD1700典型的应用电路 31
4.7其他模块 32
4.7.1电源模块 32
4.7.2超温报警模块 32
第五章系统软件设计 33
5.1系统开发环境简介 33
5.1.1软件功能 33
5.1.2Keil软件使用方法 33
5.2系统软件流程图 41
5.3温度传感器驱动程序设计 43
5.4无线收发模块程序设计 46
5.5液晶显示驱动程序设计 48
第六章设计总结 53
参考文献 54
附录 55
致谢 68
贵州大学科技学院本科毕业论文(设计)
第II
页
基于51单片机粮库无线温度监测系统的设计与实现
摘要
粮食是国家的战略物质,是人民的生活必需品。
粮食安全是国家安全的基础。
然而,我国粮食霉变事故时有发生,造成巨大的粮食浪费,危害国家粮食安全。
为此,本文设计和构建了粮食仓库温度监测系统,主要用于实时监测粮食仓库中各个粮仓的温度。
方便粮库管理人员掌控粮情,做好防范措施,防止粮食安全事故的发生。
本文首先从理论上论述了温度监测的重要意义,讨论了粮食仓库中温度的允许变化范围,探讨了测量粮食仓库温度的原理和方法。
在此基础上,进行了粮食仓库温度无线监测系统的设计和研制。
此系统用51单片机、温度传感器和无线发送模块构成温度检测与发送装置 ;用51单片机、LCD显示装置和无线发送模块构成温度接收与显示装置;用语音芯片构成定时报温与超温报警装置。
实现温度信号的无线传输、对仓库内多个点的温度进行实时监测和语音报温报警。
其设计指标:
温度检测范围为-40℃至60℃,温度检测误差<=0.5℃。
温度控制目标范围为-10℃至30℃,控制点的间隔为1℃,超过目标范围时自动报警,以方便管理人员对温度的把握与控制。
此系统采用了无线射频技术,有效距离达到200米,完全可以满足中小型粮食仓库的温度监测。
关键词:
粮库;温度多点监测;无线传输;51单片机
贵州大学科技学院本科毕业论文(设计)
第IV页
DesignandImplementationofGrainDepotWirelessTemperatureMonitoringSystemBasedon51MCUAbstract
Foodisthenationalstrategicmaterialsandthedailynecessitiesofthepeople.Sofoodsecurityisthefoundationofnationalsecurity.However,ourcountrygrain-mildewingaccidentsoccurfrequently,causinghugewaste,endangeringnationalfoodsecurity.Tothisend,thispaperdesignandbuildthegraindepottemperaturemonitoringsystem,mainlyusedforreal-timemonitoringthegranaryofthetemperatureinthegrainwarehouse.Inordertocontrolthegrainsituation,completethepreventionmeasures,andpreventfoodsafetyaccidents.
Thispaperfirsttheoreticallydiscussestheimportanceoftemperaturemonitoringanddiscusstheallowedrangeoffoodwarehousetemperature.Meanwhile,Thepaperdiscussestheprincipleandmethodofmeasuringgrainwarehousetemperature.Onthisbasis,thepaperbegintodesignandimplementthewirelesstemperaturemonitoringsystemofthegrainwarehouse.Thissystemusesmicrocomputer,temperaturesensorandwirelesssendingmoduletoconstitutetemperaturedetectionandsendingdevice;usesmicrocomputer,LCDdisplayandwirelesssendingmoduletoconstitutetemperaturereceivinganddisplaydevice;usesvoicechiptoconstitutetemperature-voicedandovertemperaturealarmdevice.Finally,thesystemrealizesthetemperaturesignalwirelesstransmission,real-timemonitoringofmultiplepointstemperature,temperature-voicedandovertemperaturealarm.
Thedesignindexes:
temperaturedetectionrangefor-40℃to60℃andthetemperaturedetectionerror<=0.5℃.Thetemperaturecontrolstargetrangefor-10℃to30℃.Andthesystemisautomaticallyalarmingwhenthetemperatureisabovetargetrange.Thus,iteasytofacilitatemanagementstafftograspandcontrolofthetemperature.Thissystemusingawirelessradiofrequencytechnique,theeffectivedistanceis200meters,cancompletelysatisfythesmallandmedium-sizedgrainwarehousetemperaturemonitoring.
Keywords:
graindepot,multi-pointstemperaturemonitoring,wirelesstransmission,51MCU
贵州大学科技学院本科毕业论文(设计)
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第一章绪论
1.1引言
我国是一个人口众多的大国, 科学储粮是保障人民粮食供应, 促进社会安定的大事, 粮仓温度的监测在科学储粮中占有重要地位。
在大多数粮食存储企业, 目前仍主要靠人工检测粮仓温度。
由于粮库占地面积大,粮仓分散,仓内温度测试点多,因而人工监测工作量大,效率低,检测周期长,容易漏检,而且测量器件损坏率高,测试精度难以保证。
所以,设计和研制可靠的粮仓温度监测系统十分重要。
随着无线技术的日益发展,无线传输技术应用越来越广泛。
无线监控技术已经在现代化交通、运输、水利、航运、铁路、治安、消防、边防检查站、森林防火、公园、景区、厂区、小区等领域得到了广泛的应用。
同时,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用十分前景广阔。
如家用电器、航空航天 、国防军事 、环境保护、医学诊断、刑事侦查、交通管理等,这领域都离不开传感器。
本文正是在上述背景下,以单片机控制为核心,结合无线传输技术和传感器技术设计了粮库无线温度监测系统。
在此基础上,应用了语音芯片,使温度监测系统更加地完善。
本设计系统主要包括单片机模块,无线收发模块,温度传感器模块,显示模块,语音报温模块五个部分。
文中对每个部分功能和实现过程作了详细地介绍。
然后进行硬件的设计、焊接与组装。
最终达到的目标是实现温度信号的无线传输,对仓库内多个点的温度进行实时监测,自动语音报温及超温报警。
要求成本低、可靠性高、实用性强,适用于中小型仓库的温度监测。
此系统提高了粮库的温度监测速度和监测精度,增强了粮库温度监测的实时性和有效性,有效防止了粮食霉变事故的发生。
同时,节省了大量的人力和物力,减轻了粮库管理的工作强度,提高了粮库管理的效率,使粮食管理得到了安全可靠的保障。
1.2现状
随着微型计算机和传感器技术的迅速发展,自动检测领域发生了巨大变化,仓库温度自动监测方面的研究有了明显的进展。
我国近年引进了多达16个国家和地区的仓库环境控制系统,对吸收国外先进经验和推动粮库温度自动检测产生了积极的作用,但多因能耗过大、造价高、品种未能配套,未能达到很好的效果。
目前,我国许多粮
仓对环境温度的测试还停留在人工巡回测试水平上,其工作量大、可靠性差。
粮食行业“十二五”发展规划纲要指出,“十二五”时期是加快现代粮食流通产业发展的重要战略机遇期,同时保障国家粮食安全也面临着严峻挑战。
提出了完善粮食仓储设施,如配置必要的粮情检测等设备。
而粮库温度监测则是粮食安全的重