多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现.docx
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多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现
江苏技术师范学院毕业设计说明书
JIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY
本科毕业设计（论文）
多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现
学院名称：
电气信息工程学院
专业：
测控技术与仪器
班级：
姓名：
陈晓玲
指导教师姓名：
刘晓杰
指导教师职称：
讲师
2011年6月
江苏技术师范学院毕业设计说明书
多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现
摘要:
为满足采集多点粮仓温湿度信息值监测的需求，设计一上位控制主机和多点下位监测分机两部分。
由温度传感模块、湿度传感模块、无线传输模块和单片机模块等组成下位监测分机，由单片机模块、按键模块、无线传输模块和报警模块等组成上位控制主机。
下位监测分机通过测量粮仓内温湿度，经过无线传输模块把监测节点的温湿度信息值传送至上位主机，并在显示器上显示出该监测节点的节点号和该监测点当前温湿度测量值，并具有温湿度超值报警功能，下位机同时能显示当前本地信息值。
关键词：
无线传输模块；温湿度传感器；单片机
DesignangImplemenatationoftheMulti-humitureWireless
MonitoringSystemfortheGranary
Abstract:
Tocollectmoreinformationofthehumiturerequiredforthegranary,themulti-humiturewirelessmonitoringsystemisdesigned,whichincludesomelowerdetectingequipmentsandahostmonitor.Eachlowerdetectingequipmentconsistsofsometemperaturesensormodules,somehumiditysensormodules,awirelesstransmissionmodule,amicrocontrollermoduleandothercomponents.Thehostmonitorconsistsofamicrocontrollermodule,akeymodule,awirelesstransmissionmodule,analarmmoduleandothercomponents.Bymeasuringthenextbitmonitoringextensionbarntemperatureandhumidityinthewirelesstransmissionmodule,afterthetemperatureandhumidityoftheinformationvaluemonitoringnod,andtransmitfirstahostonthedisplayshowsthatthemonitoringnodenodenumberandthemonitoringandmeasuringvalue,thetemperatureandhumiditywithtemperatureandhumidityvaluealarmfunctions,lowerplacemachineandcandisplaythecurrentlocalinformationvalue.
Keywords:
Wirelesstransmissionmodule;humituresensors;single-chipmicrocomputer
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前言.......................................................................................................................1
第1章绪论.......................................................................................................2
1.1课题的意义和目的......................................................................................................2
1.2课题的研究内容..........................................................................................................2
1.3课题的任务要求..........................................................................................................3
第2章系统方案设计.......................................................................................4
2.1方案的选择与论证......................................................................................................4
2.1.1总体设计方案....................................................................................................4
2.1.2方案的比较与论证............................................................................................5
2.1.3系统结构框图设计............................................................................................6
2.2系统各模块的功能设计..............................................................................................7
2.2.1电源模块............................................................................................................7
2.2.2温湿度测量模块................................................................................................7
2.2.3单片机控制模块................................................................................................7
2.2.4无线传输模块....................................................................................................8
2.2.5按键选择模块....................................................................................................8
2.2.6显示模块............................................................................................................8
2.2.7报警电路模块....................................................................................................8
第3章系统各模块的硬件设计.......................................................................9
3.1电源模块设计..............................................................................................................9
3.2温湿度测量模块设计................................................................................................10
3.2.1温度测量模块设计..........................................................................................10
3.2.2湿度测量模块设计..........................................................................................11
3.3单片机控制模块设计................................................................................................12
3.3.1时钟电路设计..................................................................................................13
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3.3.2复位电路设计..................................................................................................13
3.4无线传输模块设计....................................................................................................14
3.4.1无线传输模块简介..........................................................................................14
3.4.2无线传输模块与单片机的接口设计..............................................................16
3.5按键选择模块设计....................................................................................................16
3.6显示模块设计............................................................................................................17
3.7报警电路模块设计....................................................................................................19
第4章系统软件设计.....................................................................................21
4.1上位机的设计............................................................................................................21
4.1.1上位机的设计思路..........................................................................................21
4.1.2上位机的设计流程..........................................................................................21
4.1.3无线模块软件设计..........................................................................................23
4.2下位机的设计............................................................................................................32
4.2.1下位机的设计思路..........................................................................................32
4.2.2下位机的软件总设计流程..............................................................................32
4.2.3温度测量的软件设计......................................................................................34
4.2.4湿度测量的软件设计......................................................................................37
第5章系统调试与数据分析.........................................................................41
5.1硬件电路的制作和调试............................................................................................41
5.2软硬件功能分析........................................................................................................43
5.3测试结果分析............................................................................................................44
第6章总结.....................................................................................................45
参考文献.............................................................................................................46
致谢.....................................................................................................................48
附录1电路原理图..........................................................................................49
附录2程序......................................................................................................51
附录3实物图..................................................................................................70
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附录4元器件清单..........................................................................................71
附录5传感器英文文献翻译..........................................................................72
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多点粮仓温湿度的无线监测系统
前言
随着中国加入WTO，粮食市场的逐渐开放，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起着至关重要的作用，粮仓内的粮食由于温湿度没有得到有效的控制，经常发生粮食变质的情况，因此粮仓温湿度的测量方法以及相应的智能控制一直是粮食保存的一个重要问题，随着我国科技的快速发展和农业自动化程度的提高，粮仓管理技术得到很大的发展。
传统人工测量的方法逐渐被电子测量所代替，小的粮仓采用小的测量仪测量，大的粮库逐渐配备微机。
同时随着单片机技术和工业生产自动化程度的不断提高，单片机测控技术已得到了广泛的推广和应用。
这种单片机的测试技术为工业控制、农业控制、家用电器和仪器仪表智能化的应用提供了一种全新的、有效的测试方法，并具有很大的实用意义和广阔的应用前景。
粮食的保存至关重要，为了实现粮食的大量储存，本课题设计了一个智能测量系统——多点粮仓温湿度的无线监测系统。
该系统不仅能测量粮仓的温湿度，也能测量大棚温湿度，还能应用于工业测量，应用范围甚广。
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第1章绪论
1.1课题的意义和目的
当代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展，不管是生活还是生产，都离不开自动化。
信息社会对工业和农业生产提出了更高、更新的要求，不仅要节约成本，而且要高效化。
温湿度的测量是工业和农业生产中重要的一个环节，尤其对于农业发展，比如大棚种植、粮仓管理等等，都必须保证精确的温湿度控制。
防潮、防霉、防腐、防爆是粮仓日常工作的重要内容，也是衡量粮仓管理工作的重要指标。
为了保证日常工作的顺利进行，必须加强粮仓内温湿度的监测工作，但传统的监测方法既费时又费力，而且误差较大，因此需要造价低廉、使用方便、测量精确的监测系统。
为了满足粮仓温湿度的精确控制要求，满足测温湿度过程信号易处理要求，设计一种可远程无线传输的多点监测数字显示的温湿度测量系统，可以完成多点粮仓温湿度的测量和显示功能。
该系统操作简单，功能齐全，是单片机智能化的一种应用。
1.2课题的研究内容
本次毕业设计以单片机STC89C52为核心，能够综合测量和处理多点温度和湿度，并能无线收发信号，具有报警系统和数字显示功能。
具体设计内容如下：
1、选择合适的湿度传感器和温度传感器，并研究它们的使用方法；
2、研究温湿度传感器与单片机的连接，以及如何完成数据的采集；
3、设计多个温湿度采集从机子系统，编号为1-N，能满足对温湿度的精确测量；
4、主机可利用无线模块、单片机和键盘，选择所要监测的温湿度节点，将该监测节点的数据经由无线传送至主机，并用显示器显示出该监测节点结果；
5、把测得的数据与限定值比较，如果超出范围，报警系统就会发出警报；
6、制作硬件电路，编写相应的软件程序，进行系统调试和测试数据综合分析。
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1.3课题的任务要求
根据课题的意义和目的，经分析本次课题需要研究的内容，提出了该课题相应的设计任务的要求，具体如下：
1、系统供电电压AC220V±10%，50±2.5Hz；
2、温湿度传感器的灵敏度和精确度达到±5%；
3、系统主机可显示当前信息采集的节点号、温度、湿度信息值，显示清晰直观，下位从机也可显示当前本地信息值；
4、各节点数据与主机交换采用无线传输模式进行，系统具有超温/超湿报警功能；
5、粮仓适宜温度范围10℃-40℃，适宜湿度范围10%-80%；
6、系统工作稳定性较好。
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第2章系统方案设计
确定了课题的目的和意义，根据本课题的研究内容和任务要求，设计出本课题的研究方案，并将方案进行比较论证，选择较优的方案，阐述方案各个模块的功能。
2.1方案的选择与论证
2.1.1总体设计方案
根据本次课题的内容及课题任务的要求，基于多点温湿度的无线监测系统主要由温湿度检测电路、下位机控制电路、无线传输电路、上位机控制电路四个主要模块组成。
该系统设计了两个下位监测分机，其总体原理框图，如图2-1所示。
图2-1总体原理框图
根据原理框图，设计了两种方案，如下所示。
方案一：
采用模拟温湿度传感器和A/D转换器组成温湿度检测电路，上位机和下位机采用FPGA开发板，无线收发模块用CC1101，数字显示电路部分运用移位寄存器74LS164移位输入字形码，采用数码管显示。
其设计框图如图2-2所示。
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图2-2方案一的设计框图
方案二：
采用温度传感器DS18B20和湿度传感器DHT11进行温湿度测量，上位机和下位机采用单片机STC89C52，利用nRF905作为无线传输模块，数码管显示测量结果，采用7407驱动，动态显示。
其设计框图如图2-3所示。
图2-3方案二的设计框图
2.1.2方案的比较与论证
1、温湿度测量部分
方案一中采用模拟测量器件，需要经过A/D转换器，测量精度要受到影响，如果选
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江
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