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

1、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Abstract第一章 绪论11.1 引言11.2 现状11.3 目的和意义21.4 本文结构2第二章 方案的比较和论证32.1 温度传感器的选型32.2 无线发送模块的选型42.3 语音芯片的选型52.4 显示模块的选型6第三章 MCS-51 单片机的结构与原理简介73.1 MCS-51 单片机的内部结构73.1.1 MCS-51 单片机的组成73.1.2 CPU73.2 MCS-51 单片机外部结构83.2.1

2、 MCS-51 单片机引脚功能83.2.2 复位和复位电路103.3 MCS-51 单片机的定时器/计数器103.3.1 定时器/计数器的结构103.3.2 工作方式113.4 MCS-51 单片机的中断系统123.4.1 中断请求源和中断请求标志123.4.2 中断控制13第四章系统硬件设计154.1 系统硬件框图154.2 单片机模块164.3 无线发送模块164.3.1 RF1100-232 技术指标174.3.2 RF1100-232 端口定义174.3.3 RF1100-232 参数设定184.4 温度传感器模块224.4.1 DS18B20 的管脚定义及内部结构224.4.2 DS

3、18B20 温度数据格式234.4.3 DS18B20 温度传感器工作原理234.5 显示模块244.5.1 数码管显示244.5.2 液晶显示264.6 语音报温模284.6.1 引脚及功能284.6.2 ISD1700 典型的应用电路314.7 其他模块324.7.1 电源模块324.7.2 超温报警模块32第五章 系统软件设计335.1 系统开发环境简介335.1.1 软件功能335.1.2 Keil 软件使用方法335.2 系统软件流程图415.3 温度传感器驱动程序设计435.4 无线收发模块程序设计465.5 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

4、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

5、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Design and

6、 Implementation of Grain Depot Wireless Temperature Monitoring System Based on 51 MCU AbstractFood is the national strategic materials and the daily necessities of the people.So food security is the foundation of national security.However,our country grain-mildewing accidents occur frequently, causi

7、ng huge waste, endangering national food security.To this end, this paper design and build the grain depot temperature monitoring system, mainly used for real- time monitoring the granary of the temperature in the grain warehouse.In order to control the grain situation, complete the prevention measu

8、res, and prevent food safety accidents.This paper first theoretically discusses the importance of temperature monitoring and discuss the allowed range of food warehouse temperature.Meanwhile,The paper discusses the principle and method of measuring grain warehouse temperature.On this basis, the pape

9、r begin to design and implement the wireless temperature monitoring system of the grain warehouse.This system uses microcomputer, temperature sensor and wireless sending module to constitute temperature detection and sending device;uses microcomputer, LCD display and wireless sending module to const

10、itute temperature receiving and display device;uses voice chip to constitute temperature-voiced and over temperature alarm device.Finally, the system realizes the temperature signal wireless transmission, real-time monitoring of multiple points temperature,temperature-voiced and over temperature ala

11、rm.The design indexes: temperature detection range for - 40 to 60 and the temperature detection error = 0.5 .The temperature controls target range for - 10 to 30 . And the system is automatically alarming when the temperature is above target range.Thus,it easy to facilitate management staff to grasp

12、 and control of the temperature.This system using a wireless radio frequency technique, the effective distance is 200 meters, can completely satisfy the small and medium-sized grain warehouse temperature monitoring.Key words：grain depot, multi-points temperature monitoring, wireless transmission, 51

13、 MCU贵州大学科技学院本科毕业论文（设计）第 70 页第一章 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

14、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

15、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