基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计本科毕业论文.docx
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基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计本科毕业论文
本科毕业论文
基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计
长江大学工程技术学院
毕业设计（论文）
题目名称
基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计
系部
信息系
专业班级
自动化60901班
学生姓名
xxx
指导教师
xxx
辅导教师
xxx
时间
2012年9月15日-2013年6月8日
长江大学工程技术学院毕业设计（论文）任务书
系信息系专业自动化班级60901
学生姓名xxx指导教师/职称xxx/讲师
1.毕业设计（论文）题目：
《基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计》
2.毕业设计（论文）起止时间：
2012年11月15日～2013年6月15日
3．毕业设计（论文）所需资料及原始数据（指导教师选定部分）
[1]马忠梅等《ARMCortex微控制器教程》北京航空航天大学出版社2010年
[2]周立功等《ARM与嵌入式系统基础编程》北京航空航天大学出版社2004年
[3]高守玮等《ZIGBEE技术实践教程——基于CC2430/31的无线传感器网络解决方案》北京航空航天大学出版社2009年
[4]周立功等《嵌入式系统软件开发实例》北京航空航天大学出版社2004年
[5]周立功等《深入浅出ARM7－LPC213x_214x（上）》北京航空航天大学出版社2004年
[6]刘洪涛等《嵌入式系统技术与设计》人民邮电出版社2009年
[7]李文仲等《ZIGBEE2007/PRO协议栈实验与实践》北京航空航天大学出版社2009年
[8]沈建华等《STM32W无线射频ZIGBEE单片机原理与应用》北京航空航天大学出版社2010年
[9]刘峥嵘等《嵌入式系统设计与实战》机械工业出版社2007年
4．毕业设计（论文）应完成的主要内容
（1）方案的选用与设计
（2）硬件电路设计
（3）ZIGBEE之间的无线通讯
（4）实现对室内温湿度的采集。
（5）能将采集到的数据在电脑上实时显示出来。
（6）室内湿度达到一定值时，能触发加湿器、电风扇功能。
（7）能够通过ZIGBEE模块来实现对室内温湿度采集的无线传输与控制。
5．任务书下达日期年月日指导教师（签字）
长江大学工程技术学院
毕业设计（论文）开题报告
题目名称
基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计
系部
信息系
专业班级
自动化60901班
学生姓名
xxx
指导教师
xxx
辅导教师
xxx
开题报告时间
2012年12月25日
基于LPC1769和ZIGBEE之间的室内温湿度采集控制系统的设计
1题目来源
来源：
由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生，因此它广泛应用于食品行业、档案管理、温室大棚、动物养殖、药品储存等等各种行业。
为了更加方便快捷的了解室内的温湿度，可以使用ZIGBEE之间的无线通讯来对室内进行实时监控控制。
2研究的目的和意义
DHT11数字温湿度传是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。
ZIGBEE是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。
根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
目前随着科技的快速发展，对室内的温湿度要求越来越苛刻，为了实时的采集到室内的温湿度以及随时的控制温湿度，所以可以通过各个传感器和模块来构造一个完整的系统来实现这一系列功能。
3阅读的主要参考文献及资料名称
[1]马忠梅等《ARMCortex微控制器教程》北京航空航天大学出版社2010年
[2]周立功等《ARM与嵌入式系统基础编程》北京航空航天大学出版社2004年
[3]高守玮等《ZIGBEE技术实践教程——基于CC2430/31的无线传感器网络解决方案》
北京航空航天大学出版社2009年
[4]周立功等《嵌入式系统软件开发实例》北京航空航天大学出版社2004年
[5]周立功等《深入浅出ARM7－LPC213x_214x（上）》北京航空航天大学出版社2004年
[6]刘洪涛等《嵌入式系统技术与设计》人民邮电出版社2009年
[7]李文仲等《ZIGBEE2007/PRO协议栈实验与实践》北京航空航天大学出版社2009年
[8]沈建华等《STM32W无线射频ZIGBEE单片机原理与应用》北京航空航天大学出版社2010年
[9]刘峥嵘等《嵌入式系统设计与实战》机械工业出版社2007年
[10]李宁《基于MDK的LPC1100处理器开发应用》北京航空航天大学出版社2010年
[11]康华光等《电子技术基础》数字部分模拟部分高等教育出版社2003
[12]刘宝延、程树康步进电动机及其驱动控制系统[M].1997年11月第一版
4国内现状和发展趋势与研究的主攻方向
温度湿度与人类密切相关。
人们的日常生活和生产活动以及动、植物的生产和生存都与周围环境的温度、湿度息息相关。
在我国有很多行业已经开始广发运用该技术了，如:
茶叶、烟草的加工及纺织行业等都离不开对温度的监控;为防止库中的食品、武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈,必须保证环境的干燥;而水果、种子、肉类等的保存又都需要保证一定的湿度,这些都须对湿度进行测量与控制;在家用电器上湿度测量广泛用于空调机、微波炉、摄像机等电器;在农业生产中,果园、大棚蔬菜等种植对湿度的要求更加严格。
随着科学技术的发展,对温湿度的测试、控制显得更加重要。
运用无线通讯技术则可以与PC机相互通讯，达到实时的对温湿度的测试以及控制。
5主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路
5.1主要研究内容
1、方案的选用与设计
2、硬件电路设计
3、软件编程
5.2需重点研究的关键问题
1、温湿度传感器的连接与使用
2、ZIGBEE和ZIGBEE之间的无线通讯
3、ZIGBEE和LPC1769之间的连接和使用
4、ZIGBEE和PC之间的通讯
5.3解决思路
1、熟练掌握LPC1769以及本设计相关的各类芯片的引脚、电器元件的功能，做出设计方案，对各种方案进行比较，选出最优方案，做好设计准备。
2、利用proteus绘制各模块电路图，理解电路原理，掌握工作过程。
3、编写本设计的C语言程序，并用LPCXpresso软件进行运行并调试，遇到问题时反复修改直到调试出最终的正确结果。
6完成毕业设计（论文）所必须具备的共组条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法
6.1所必须具备的工作条件：
LPC1769开发板以及无线通讯和传感器有关方面的书籍
51单片机书籍：
《手把手教你学51单片机》、《单片机C语言应用100例》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》
实验设备：
微型计算机一台（protues仿真软件，LPCXpresso）、稳压直流电源、温湿度传感器DHT11、USB转RS232转换板、程序下载线、四相五线制步进电机若干台、万用表一台、示波器一台、电阻、电容、导线、发光二极管。
6.2解决的办法
在校图书馆借阅相关图书资料，向学校实验室借用实验设备与器材。
7工作的主要阶段、进度与时间安排
主要分为以下几个阶段
1.2012年10月25日—2012年11月01日：
查找与课题相关的资料。
2.2012年11月02日—2012年11月17日：
毕业设计开题、撰写开题报告，开题答辩。
3.2012年11月18日—2012年12月07日：
需求分析，完成需求分析说明书。
4.2012年12月08日—2013年01月28日：
功能设计，完成总体和详细设计说明书。
5.2013年01月29日—2013年02月12日：
数据库设计，完成数据库说明书。
6.2013年02月13日—2013年05月01日：
编码阶段。
7.2013年05月02日—2013年05月06日：
测试阶段，用户文档编写，完成用户手册。
8.2013年05月07日—2013年06月06日：
撰写毕业论文。
8指导老师审查意见：
长江大学工程技术学院毕业设计（论文）指导教师审查意见
学生姓名
xxx
专业班级
自动化60901
毕业设计
（论文）题目
基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计
指导教师
职称
评审日期
评审参考内容：
毕业设计（论文）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。
学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计（论文）是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。
评审意见：
a
指导教师签名：
评定成绩（百分制）：
_______分
（注：
此页不够，请转反面）
长江大学工程技术学院毕业设计（论文）评阅教师评语
学生姓名
xxx
专业班级
自动化60901
毕业设计
（论文）题目
基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计
评阅教师
职称
评阅日期
评阅参考内容：
毕业设计（论文）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。
学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计（论文）是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。
评语：
评阅教师签名：
评定成绩（百分制）：
_______分
（注：
此页不够，请转反面）
长江大学工程技术学院毕业设计（论文）答辩记录及成绩评定
学生姓名
xxx
专业班级
自动化60901
毕业设计
（论文）题目
基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计
答辩时间
年月日～时
答辩地点
一、答辩小组组成
答辩小组组长：
成员：
二、答辩记录摘要
答辩小组提问（分条摘要列举）
学生回答情况评判
三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：
_______分
毕业设计（论文）最终成绩评定（依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计（论文）评分的相关规定）
等级（五级制）：
_______
答辩小组组长（签名）：
秘书（签名）：
年月日
系答辩委员会主任（签名）：
系（盖章）
基于LPC1769和ZIGBEE之间的室内温湿度采集控制系统的设计
学生：
xxx，信息系
指导老师：
xxx，长江大学工程技术学院
[摘要]伴随着人们生活水平的不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高，而温度和湿度是影响人们生活环境的重要因素，因此对于室内温度和湿度的采集控制在日常生活中就显得尤为重要。
室内温湿度采集控制系统的出现给人们的生产生活带来了极大的方便，本文主要阐述了温湿度采集控制系统的硬件设计和软件设计。
该系统可以分为温湿度检测终端和主控终端两大部分。
温湿度检测终端主要由LPC1769最小系统、直流电机模块、温湿度采集模块、ZIGBEE无线传输模块和报警模块五个部分组成。
温湿度检测终端主要完成以下几个方面的工作：
1、通过DHT11温湿度模块采集现场的温湿度数据信息；2、温湿度采集模块将采集来的温湿度数据传给LPC1769进行数据分析处理，如果数据超过系统设定的上限值或者低于系统设定的下限值，则会触发直流电机模块执行相应的动作，以达到控制温湿度的效果；3、将采集的温湿度数据通过ZIGBEE无线传输模块传送给主控终端。
主控终端由ZIGBEE无线传输模块和PC机两个部分构成。
主控终端是将接收过来的数据实时的显示在PC机上，以达到实时监控的效果。
[关键词]温湿度传感器；LPC1769；温湿度采集；ZIGBEE无线通讯；实时监控
TheDesignofIndoorTemperatureandHumidityAcquisitionandControlsystembasedonLPC1769andZIGBEE
Student:
XiaoWenhao,DepartmentofInformation
Tutor:
ZhuRongTao,YangtzeUniversityCollegeofTechnology&Engineering
[Abstract]Withthepeople'slivingstandardsimprove,people'slivingenvironmentareincreasinglyhighrequirements,andthetemperatureandhumidityaffectpeoplelivingenvironmentisanimportantfactor,soforthecollectionofindoortemperatureandhumiditycontrolineverydaylifeisparticularlyimportant.
Indoortemperatureandhumiditycontrolsystemappeartocapturepeople'sproductionandlifehasbroughtgreatconvenience,thispaperdescribesthecollectionoftemperatureandhumiditycontrolsystemhardwareandsoftwaredesign.Thesystemcanbedividedintotemperatureandhumiditytestingterminalsandmasterterminaltwoparts.MainlybytemperatureandhumiditydetectionterminalLPC1769minimumsystem,DCmotorsmodule,temperatureandhumidityacquisitionmodule,ZIGBEEwirelesstransmissionandalarmmodulesoffiveparts.
Temperatureandhumiditydetectionterminalwascompletedforthefollowingareas:
1,throughDHT11temperatureandhumiditymoduletemperatureandhumiditydatacollectedon-siteinformation;2,temperatureandhumidityacquisitionmodulewillbecollectedtotemperatureandhumiditydatatoLPC1769fordataanalysisandprocessing,ifdataexceedstheupperlimitsetbythesystemorbelowthelowerlimitsetbythesystem,itwilltriggertheDCmotormoduleperformstheappropriateactioninordertoachievetheeffectoftemperatureandhumiditycontrol;3,thetemperatureandhumiditydatacollectedthroughZIGBEEwirelesstransmissionmodulesenttothemasterterminal.
MasterterminalconsistsZIGBEEwirelesstransmissionmoduleandPCtwoparts.Masterterminalistoreceivereal-timedataoverthedisplayonthePCinordertoachievereal-timemonitoringresults.
[Keywords]Temperatureandhumiditysensor;LPC1769;temperatureandhumidityacquisition;ZIGBEEwirelesscommunications;real-timemonitoring
前言
研究表明，温度和湿度有着密不可分的关系，人的体感并不单纯受温度或是湿度的影响，而是两者综合作用的结果。
因而，在一定的温度条件下，空气的湿度也要保持相对的稳定。
也正是因此，温湿度一体的说法相应出现。
在生命科学设施，计量/校准实验室和电子制造环境，温度和湿度往往需要监测和报警，以保障产品和工艺。
在环境监测，实时数据报告，以确保环境“符合规格”是至关重要的。
在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我们才能更好的生存与发展．做好温度和湿度的防范工作，比如说在一些养殖厂，牲畜的成长，和温湿度是离不开的，它们只有在适宜的环境下，在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取更大的效益．另外，一些仓库，也需要实时知道温湿度的具体变化，什么样的物品在什么样的环境下比较适宜等等．由此看来，做好温湿度的监控工作是至关重要的，重要的一点，怎样才能做好温湿度的监控工作呢．才能使我们从中获益，生活更有保障．由此可以看出做好温湿度的防范工作其核心是如何准确地实时地获取温湿度的数据！
湿度测量技术来由已久。
随着电子技术的发展，近代测量技术也有了飞速的发展。
湿度测量从原理上划分二、三十种之多。
对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。
但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。
一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理—化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响使用。
只有做到这一点，我们才能在必要的时候做出相应的决定，我们才能免除不必要的损失。
1绪论
1.1课题背景及意义
随着科学技术的快速发展，人们的生活水平越来越高，为了满足人们日益提高的生活需要，对室内温湿度等环境的调节至关重要。
本文采用数字温湿度传感器对温湿度环境同时进行监测，同时用无线接收模块对采集的温湿度数值进行无线传输，采取此系统不仅有控制方便、简单、灵活性大和可以大幅度提高被控温湿度的技术指标等优点,而且数据测量和传输精度都很高，其也经济实惠。
此系统设计的目的在于服务广大的生活居民，使他们在办公室或研究室就可以知道居室或学生寝室的温湿度，从而进行温湿度等的控制。
而且该系统同样可以用在农业反面，以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。
温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。
而且其应用十分广泛。
1.2选题的目的和意义
由于应用的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。
在实际生活中此类系统有着广泛的应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施。
LPC1769是常用的电路板，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。
使用LPC1769电路板能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且LPC1769电路板易于学习、掌握，性价比高。
使用LPC1769电路板设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。
完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。
将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。
而且ZIGBEE是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。
ZIGBEE数传模块类似于移动网络基站。
通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
ZIGBEE是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZIGBEE网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZIGBEE网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。
而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZIGBEE“基站”却不到1000元人民币。
每个ZIGBEE网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。
除此之外，每一个ZIGBEE网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。
1.3国内外应用现状和发展趋势
目前国内外的温湿度检测使用的温湿度检测元件种类繁多、应用范围也较广泛加之大规模集成电路技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统。
基于LPC1769的温湿度监测控制系统的设计研究较少。
随着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境
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