基于gprs通信的糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-自動(dòng)化畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題 目 基于GPRS通信的糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 劉 瑾 </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 王衛(wèi)軍 </p><p>　　畢業(yè)時(shí)間 2016年6月 </p><p><b>　　畢業(yè) 任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　一、題目</b></p><p>　　基于GPRS通信的

3、糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　二、指導(dǎo)思想和目的要求 </p><p>　　GPRS——General Packet Radio Service，通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，方法是以“分組”的形式傳送資料到用戶手上。雖然移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展演變很快，但是GPRS在許多領(lǐng)

4、域依然有著廣泛應(yīng)用。</p><p>　　溫度及濕度是糧倉(cāng)存儲(chǔ)的兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，其檢測(cè)方法也是糧食存儲(chǔ)的關(guān)鍵問(wèn)題，目前，相當(dāng)多的檢測(cè)依然采用人工進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作繁瑣，并且由于監(jiān)測(cè)報(bào)警不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致糧食受損。研究一套自動(dòng)化程度高、成本低但精確度高的糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本論文的特點(diǎn)是采用GPRS實(shí)現(xiàn)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。</p><p>　　1. 掌握運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析解

5、決工程實(shí)際問(wèn)題的一般方法；</p><p>　　2. 培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力；</p><p>　　3. 通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)答辯全過(guò)程的訓(xùn)練，加強(qiáng)老師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間知識(shí)的相互交流，互相滲透，培養(yǎng)學(xué)術(shù)研討的好學(xué)風(fēng)；</p><p>　　4. 要求同學(xué)們以滿腔的熱情、科學(xué)的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、高度的責(zé)任感從事畢業(yè)設(shè)計(jì)工作；不得敷衍了

6、事、馬馬虎虎、得過(guò)且過(guò)；提倡周密思考、大膽創(chuàng)新，反對(duì)死搬硬套、墨守陳規(guī)；提倡共同研究，反對(duì)相互抄襲；</p><p>　　5. 要求遵守學(xué)校的各項(xiàng)規(guī)章制度，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)順利地、高質(zhì)量地完成。</p><p><b>　　三、主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1. 學(xué)習(xí)熟悉GPRS技術(shù)；選擇一款適合本設(shè)計(jì)的MCU，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

7、</p><p>　　2. 選擇適合本設(shè)計(jì)的傳感器，完成對(duì)糧倉(cāng)溫度、濕度信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)，設(shè)計(jì)相應(yīng)計(jì)算機(jī)接口電路；</p><p>　　3. 使用GPRS通信測(cè)試工具軟件進(jìn)行調(diào)試；</p><p>　　4. 實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)顯示功能；</p><p>　　5. 設(shè)計(jì)5V電源給單片機(jī)供電。</p><p><b>　

8、　四、進(jìn)度和要求</b></p><p>　　1. 第1-3周收集資料，根據(jù)需要學(xué)習(xí)相關(guān)的硬軟件；</p><p>　　2. 第4周進(jìn)行系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)的總體思想；</p><p>　　3. 第5周，確定設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　4. 第6-12周，完成系統(tǒng)硬、軟件的設(shè)計(jì)，針對(duì)設(shè)計(jì)中存在的缺點(diǎn)和不足，不斷完善設(shè)計(jì)方案；

9、</p><p>　　5. 第12-13周，撰寫(xiě)并修改論文；</p><p>　　6. 第14-15周，完成論文；完成答辯資料，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　五、主要參考書(shū)及參考資料</p><p>　　[1] 衛(wèi)革.基于GPRS的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北方工業(yè)大學(xué)，2010.</p><p>　　[2]

10、王歡,王偵,季金勝.基于GPRS和3G通信的糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 軟件,2011.</p><p>　　[3] 張?jiān)陆?譚軍.國(guó)內(nèi)糧情測(cè)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)裝貝技術(shù)，2009.</p><p>　　[4] 成春旺.監(jiān)控系統(tǒng)中基于GPRS的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué),2006.</p><p>　　[5] 卑璐璐.無(wú)線溫濕度

11、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué),2008.</p><p>　　[6] 顧簡(jiǎn),施云波,修德斌，等.基于GPRS的環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2010,06:832-835+840. </p><p>　　[7] 梁鋒林,邱興陽(yáng),鄭健.基于STC89C52與GPRS藥品倉(cāng)儲(chǔ)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,01:14-17.&l

12、t;/p><p>　　[8] 張正平,夏斌,劉橋.基于單片機(jī)的GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,05:18-22.</p><p>　　學(xué)生 __________ 指導(dǎo)教師 __________ 系主任 ___________</p><p><b>　　(須本人親筆簽名）</b></p&

13、gt;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　對(duì)糧食如何進(jìn)行高效科學(xué)的管理在目前是一個(gè)全球性的難題。按照調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，全球每年都會(huì)因?yàn)椴划?dāng)?shù)膬?chǔ)糧方式而產(chǎn)生巨大的損失。因此，糧食的安全存儲(chǔ)具有很大社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展，對(duì)糧倉(cāng)進(jìn)行溫濕檢測(cè)的技術(shù)也在不斷的發(fā)展和提升。</p><p>　　本課題研究了基于

14、GPRS技術(shù)的糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。GPRS通用分組無(wú)線交換技術(shù)屬于移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有速率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。選擇GPRS無(wú)線技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，與傳統(tǒng)的人工管控糧倉(cāng)的方式相比，具有監(jiān)測(cè)覆蓋范圍廣、監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置靈活、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化對(duì)糧倉(cāng)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，有效的降低了監(jiān)測(cè)成本。</p><p>　　本系統(tǒng)由溫度檢測(cè)模塊、濕度檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊及數(shù)據(jù)傳送模塊組成。通過(guò)這些模塊可以完成對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)

15、的信息采集、信息處理和實(shí)時(shí)顯示，完成對(duì)數(shù)據(jù)的傳送。實(shí)現(xiàn)了對(duì)糧倉(cāng)溫濕度的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。</p><p>　　本論文綜合運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)及GPRS通信等技術(shù)，為提升糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)效率做出了積極的嘗試。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溫濕度傳感器，數(shù)據(jù)采集，STC89C52單片機(jī)，GPRS通信</p><p><b>　　ABSTRACT</

16、b></p><p>　　How efficient management of food science at the present is a global problem. According to the survey statistics show that each year worldwide are due to improper way of stored grain and produc

17、e huge losses. Therefore, the safe storage of food has great social significance and economic value. With automation technology, computer technology and communication technology development, granary temperature and humid

18、ity detection technology is constantly developing and upgrading. This research grana</p><p>　　KEY WORDS: temperature and humidity sensors, data acquisition, STC89C52 MCU, GPRS communication</p>&l

19、t;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 前言1</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義1</p><p>　　1.2 GPRS技術(shù)簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.3溫濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　1.3.

20、1溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　1.3.2濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　1.4本課題研究?jī)?nèi)容3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1糧食倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境及影響因素4</p><p>　　2.1.1糧倉(cāng)類(lèi)型概況4</p><p>　

21、　2.1.2溫濕度對(duì)糧食的影響4</p><p>　　2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及實(shí)現(xiàn)的功能5</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成5</p><p>　　2.2.3系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)6</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p

22、>　　3.1 GPRS數(shù)據(jù)傳送模塊選擇7</p><p>　　3.1.1 GPRS結(jié)構(gòu)組成7</p><p>　　3.1.2 ATK-SIM900A模塊簡(jiǎn)介8</p><p><b>　　3.2單片機(jī)11</b></p><p>　　3.2.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介11</p><

23、;p>　　3.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)12</p><p>　　3.3溫濕度傳感器選擇14</p><p>　　3.3.1溫度傳感器14</p><p>　　3.3.2濕度傳感器16</p><p>　　3.4顯示模塊選擇19</p><p>　　3.4.1 LCD1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介19</p&

24、gt;<p>　　3.4.2 LCD1602與STC89C52連接20</p><p>　　3.5電源模塊選擇21</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)要求22</p><p>　　4.2溫濕度數(shù)據(jù)采集顯示模塊軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　

25、4.2.1溫濕度數(shù)據(jù)采集顯示模塊流程圖22</p><p>　　4.2.2溫濕度數(shù)據(jù)接收傳送模塊流程圖22</p><p>　　4.3 GPRS模塊與單片機(jī)通信協(xié)議及串口設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3.1 GPRS模塊與單片機(jī)通信方式23</p><p>　　4.3.2 GPRS模塊與單片機(jī)串口部分軟件設(shè)計(jì)23</p&g

26、t;<p>　　4.4 系統(tǒng)溫濕度采集顯示部分仿真25</p><p>　　第五章 全文總結(jié)26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)30</b><

27、;/p><p>　　附 錄 硬件原理圖31</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義</p><p>　　中國(guó)作為全球生產(chǎn)糧食的大國(guó)，同時(shí)也是糧食消耗大國(guó)。每年能夠產(chǎn)出近5億噸的糧食。目前，我國(guó)大多數(shù)糧食企業(yè)都是采用糧倉(cāng)來(lái)存儲(chǔ)糧食。同時(shí)很大一部分糧倉(cāng)的儲(chǔ)藏量都較大，這使

28、得糧食的安全儲(chǔ)藏成為一個(gè)很重要的問(wèn)題。糧食在收割以后會(huì)因?yàn)榇鎯?chǔ)、輸送、流通等過(guò)程中產(chǎn)生一定的損失，而根據(jù)調(diào)查顯示，其中由于糧食在存儲(chǔ)過(guò)程中而損失的占了較大的比重。</p><p>　　糧食在存儲(chǔ)的過(guò)程當(dāng)中，溫度和濕度是重要的影響因素。通常谷物類(lèi)糧食的適宜溫度應(yīng)當(dāng)保持在10°C ~15°C之間，濕度則應(yīng)當(dāng)保持在30%左右。糧食的存儲(chǔ)對(duì)溫度和濕度具有較為嚴(yán)格的范圍限制。但由于季節(jié)變換和天氣的變化，

29、一旦溫濕度不適就會(huì)很容易引起糧食的霉變和生蟲(chóng)。因此對(duì)糧倉(cāng)中的溫濕度變化進(jìn)行檢測(cè)和控制是管控糧倉(cāng)的首要問(wèn)題。</p><p>　　目前，人們對(duì)糧倉(cāng)溫濕度進(jìn)行管理監(jiān)測(cè)的方法主要采用的是人工監(jiān)測(cè)。這種監(jiān)測(cè)方式不僅耗時(shí)耗力，同時(shí)也易出現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果不精確等問(wèn)題。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)的自動(dòng)化程度也在不斷的提高，能夠有效的提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，實(shí)時(shí)性，同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，除此之外也能夠有效的減少糧食產(chǎn)后

30、的損失。</p><p>　　1.2 GPRS技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　隨著無(wú)線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷的發(fā)展，我國(guó)進(jìn)入了全面信息化時(shí)代，人們對(duì)于數(shù)據(jù)服務(wù)的認(rèn)知和需也求日益劇增，開(kāi)始希望能夠隨時(shí)隨地都能夠獲取文本、圖像、語(yǔ)音、視頻等信息服務(wù)。在這樣的需求之下，以GPRS為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)曾經(jīng)占據(jù)數(shù)據(jù)通信發(fā)展演變中的重要位置。</p><p>　　GPRS是在GSM的基礎(chǔ)之上

31、增加了SGSN——服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)和GGSN——GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)而形成的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。GSM通訊方式為半雙工通信方式，不能同時(shí)雙向收發(fā)數(shù)據(jù)，其平均傳輸時(shí)延過(guò)大，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)且不利于遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)易受電磁環(huán)境的影響導(dǎo)致數(shù)據(jù)的可靠性較差[1]。GPRS則可以彌補(bǔ)GSM技術(shù)的不足之處。利用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　① 與GSM電路交換(CS:circuit sw

32、itching)數(shù)據(jù)傳輸相比，GPRS的分組交換技術(shù)(Packet switching technology)具傳送速度快的特點(diǎn)，使用中能達(dá)到20～40kb/s；</p><p>　?、?GPRS能做到即使沒(méi)有在進(jìn)行工作的時(shí)候，都能夠與網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)保持聯(lián)系并且保證系統(tǒng)無(wú)延時(shí)，做到隨時(shí)在線，可以完美的符合系統(tǒng)在接收到數(shù)據(jù)后可以立即進(jìn)行傳輸?shù)囊蟆?lt;/p><p>　?、?由于目前GMS/GPRS

33、網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)的覆蓋范圍較廣，對(duì)于采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，因?yàn)椴挥迷僦匦陆ㄔO(shè)網(wǎng)絡(luò)，可以直接安裝所需設(shè)備，所以降低了成本。除此之外，GPRS是按照數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類(lèi)型及服務(wù)質(zhì)量等級(jí)來(lái)計(jì)費(fèi)的方式，極大地降低了通信費(fèi)用；</p><p>　?、?由于GPRS的覆蓋范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控；</p><p>　?、?GPRS不易受外界影響而發(fā)生中斷信號(hào)傳輸?shù)葼顩r。</p>

34、<p>　　目前基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也已經(jīng)非常成熟，同時(shí)由于它的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性及費(fèi)用低等特點(diǎn)，已大范圍應(yīng)用于工業(yè)(遙測(cè)、遙控)、環(huán)保系統(tǒng)(監(jiān)測(cè)污水、污氣排放)、運(yùn)輸業(yè)(車(chē)輛調(diào)度指揮)和金融業(yè)(移動(dòng)銀行)等。</p><p>　　1.3溫濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　1.3.1溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　早期溫度測(cè)量方式是

35、將溫度計(jì)放置在需要測(cè)量的點(diǎn)，然后由檢測(cè)人員根據(jù)需求去讀取溫度數(shù)據(jù)。這種人工檢測(cè)讀取數(shù)據(jù)的方式存在以下幾個(gè)問(wèn)題：</p><p>　?、?當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量較多時(shí)，就會(huì)需要大量的監(jiān)測(cè)人員去讀取和記錄數(shù)據(jù)，這種方式會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力。</p><p>　　② 由于溫度計(jì)的測(cè)量精度較低且采取人工讀取數(shù)據(jù)的方式等因素，會(huì)導(dǎo)致溫度監(jiān)測(cè)出現(xiàn)速度慢、效率低、精度低和實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題。 </p>

36、<p>　　采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器、采樣器、電阻式溫度傳感器等組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從80年代開(kāi)始出現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)的人工檢測(cè)的方式，提高了監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確率，減少了人工勞動(dòng)力。但由于這類(lèi)傳感器的靈敏度不高，電阻的阻值容易受到溫濕度的影響，因此該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在各方面雖然有所提高但仍存在著不足之處。直到20世紀(jì)初，糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才有了進(jìn)一步的飛躍：①熱電偶傳感器和半導(dǎo)體傳感器開(kāi)始出現(xiàn)；②使用單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳輸；③采用了交叉式排線技術(shù)，簡(jiǎn)化了檢測(cè)

37、線路；④同時(shí)采取串行傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行傳送。通過(guò)軟件和硬件技術(shù)的結(jié)合使得系統(tǒng)的整體性能有了較大提高。</p><p>　　如今，在對(duì)原有的模擬式溫度傳感器的基礎(chǔ)上做出技術(shù)性的改進(jìn)后，產(chǎn)生了很多數(shù)模相結(jié)合的傳感器，開(kāi)始從集成化向智能化的方向發(fā)展。</p><p>　　1.3.2濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)對(duì)環(huán)境濕度的監(jiān)測(cè)越來(lái)越重視，濕度檢測(cè)

38、技術(shù)也得到了較大的發(fā)展。濕度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)從沒(méi)有到詳細(xì)具體，種類(lèi)也從最初的數(shù)量極少發(fā)展到現(xiàn)在的應(yīng)有盡有。濕度檢測(cè)技術(shù)的主要內(nèi)容包括濕度標(biāo)準(zhǔn)、濕度檢測(cè)器具等。</p><p>　　我國(guó)在早期最先研究出氯化銼電阻式濕度傳感器。這種濕度傳感器具有性能穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏、精度高等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是體積過(guò)大，不宜在溫度變化激烈、易結(jié)露或污染的環(huán)境中使用。 隨后在80年代初，又推出了一種以陶瓷為基片的小型氯化鏗電阻式濕度傳感器。該傳感器基

39、于氯化銼濕度傳感器產(chǎn)生，在靈敏度和測(cè)量范圍等方面都做出了進(jìn)一步的優(yōu)化。在一些濕度低于5%RH和高至98%RH的環(huán)境中都能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量精度為士2.0%RH。此外，該傳感器的體積也是同類(lèi)濕度傳感器的1/3或1/5，在價(jià)格上也比同類(lèi)濕度傳感器要低。</p><p>　　最近這些年，濕度傳感器的研究取得了較大的進(jìn)展：①濕度傳感器從普通的電阻、電容等電子器件向智能化、一體化等方向飛速發(fā)展；②濕度檢測(cè)技術(shù)中也開(kāi)始

40、運(yùn)用濕度自動(dòng)校準(zhǔn)和線性化處理等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。</p><p>　　由于科技的快速發(fā)展，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)從傳統(tǒng)的人工檢測(cè)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄鼙O(jiān)控方式，使得溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)對(duì)糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。不斷的提升糧倉(cāng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備、優(yōu)化監(jiān)測(cè)成本已經(jīng)成為當(dāng)前研究糧倉(cāng)監(jiān)控的重點(diǎn)。</p><p>　　1.4本課題研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本課

41、題設(shè)計(jì)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以GPRS技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機(jī)技術(shù)為核心，系統(tǒng)共分為三個(gè)部分：①溫濕度數(shù)據(jù)采集；②LCD數(shù)據(jù)顯示；③GPRS數(shù)據(jù)傳送及上位數(shù)據(jù)記錄。通過(guò)單片機(jī)對(duì)溫濕度信息進(jìn)行檢測(cè)并處理顯示，同時(shí)使用GPRS模塊將信息傳送到上位機(jī)，為決策提供依據(jù)，做到對(duì)糧倉(cāng)的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控。本文共分為五章。各章節(jié)包含內(nèi)容如下：</p><p>　　第一章 緒論。介紹了本課題研究的背景以及研究的目的和意義；介紹了GPR

42、S技術(shù)及溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)；介紹了主要研究?jī)?nèi)容并對(duì)論文整體做出了安排。</p><p>　　第二章 對(duì)GPRS糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做出了整體設(shè)計(jì)，介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并對(duì)各組成部分用途做出說(shuō)明。</p><p>　　第三章 對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做出了硬件設(shè)計(jì)，主要介紹了對(duì)單片機(jī)、溫度傳感器和濕度傳感器、液晶顯示、GPRS數(shù)據(jù)傳送等模塊的選型。</p><p>　　第四章 對(duì)

43、GPRS糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做出了軟件設(shè)計(jì)，介紹單片機(jī)如何對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及控制LCD進(jìn)行顯示，以及GPRS模塊與單片機(jī)如何通信及接口電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，介紹了系統(tǒng)仿真及調(diào)試過(guò)程。</p><p>　　第五章 對(duì)文章進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)了整個(gè)文章所做的工作，說(shuō)明了系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足之處，提出可以改進(jìn)的地方。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)</p><p>　

44、　由于自動(dòng)化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本系統(tǒng)結(jié)合了單片機(jī)技術(shù)與GPRS技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于GPRS的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示及傳輸，為糧倉(cāng)的管理提供了有效的數(shù)據(jù)。針對(duì)目前我國(guó)糧倉(cāng)基本規(guī)模，在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮了糧倉(cāng)內(nèi)傳感器的布局以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性和穩(wěn)定性。</p><p>　　2.1糧食倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境及影

45、響因素</p><p>　　2.1.1糧倉(cāng)類(lèi)型概況</p><p>　　1949年解放初始，中國(guó)能夠存儲(chǔ)糧食的地方十分有限，大部分都是改建的，且存儲(chǔ)條件和技術(shù)也跟不上需求，因此導(dǎo)致糧食損失嚴(yán)重。在這樣的背景之下，我國(guó)糧食工作人員自強(qiáng)不息，發(fā)揮出他們的智慧，建造出了最早的“四無(wú)”糧倉(cāng)。這些庫(kù)倉(cāng)的容量普遍較大，約為5000噸，目前這種類(lèi)型的糧倉(cāng)因?yàn)榻▊}(cāng)時(shí)間長(zhǎng)、庫(kù)區(qū)環(huán)境落后、沒(méi)有智能化機(jī)械設(shè)施，

46、現(xiàn)占己命名的國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)的40%。在六七十年代，我國(guó)產(chǎn)生了許多的簡(jiǎn)易糧倉(cāng)。糧倉(cāng)有地下庫(kù)、簡(jiǎn)易房式倉(cāng)、磚砌圓筒倉(cāng)和山洞庫(kù)等類(lèi)型。這些糧倉(cāng)機(jī)械化程度雖然不高，但由于這類(lèi)糧倉(cāng)能夠始終將溫度控制的很低，有效的防止了糧食的損失。用此種類(lèi)型的糧倉(cāng)來(lái)長(zhǎng)期儲(chǔ)備糧食開(kāi)銷(xiāo)很小。此類(lèi)的糧倉(cāng)在全國(guó)所占的比例大概在10%左右。八九十年代初期，糧倉(cāng)開(kāi)始向樓房倉(cāng)、鋼筋混凝土立筒庫(kù)等類(lèi)型糧倉(cāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。這些倉(cāng)庫(kù)整體條件較好，可以存儲(chǔ)糧食的存量也比較大，配備的機(jī)械設(shè)備也

47、較齊全，在國(guó)家儲(chǔ)備庫(kù)中約占到35%?，F(xiàn)在我國(guó)糧倉(cāng)已經(jīng)發(fā)展為科技化倉(cāng)庫(kù)。這些糧倉(cāng)主要包括高大房式倉(cāng)、立筒倉(cāng)以及高大淺圓倉(cāng)。其條件相比過(guò)去的糧倉(cāng)好很多，規(guī)劃科學(xué)合理、裝備也更為先進(jìn)。</p><p>　　2.1.2溫濕度對(duì)糧食的影響</p><p>　　溫濕度作用于谷物類(lèi)糧食的途徑之一是由于其本身含有水分，糧倉(cāng)內(nèi)的水分含量將直接會(huì)影響到谷物的含水量。若倉(cāng)內(nèi)水分超標(biāo)，谷物就會(huì)吸收水分而增加含水量

48、從而導(dǎo)致其體內(nèi)有機(jī)物呼吸增強(qiáng)，這樣即會(huì)降低自身的營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致水量增多、溫度變高，令其發(fā)霉?fàn)顩r變得嚴(yán)重。第二個(gè)原因則是由于絕大部分害蟲(chóng)的最佳生長(zhǎng)、繁殖的溫度為20°C～30°C，而當(dāng)溫度在17°C以下或在40°C以上時(shí)害蟲(chóng)不能繁殖和生長(zhǎng)，也就無(wú)法生存。此外，水分也會(huì)影響害蟲(chóng)的滋生，當(dāng)谷物內(nèi)的水分存在值大于13. 5%是害蟲(chóng)會(huì)迅速滋生，而當(dāng)水分含量小于12%時(shí)，害蟲(chóng)則很難滋長(zhǎng)。我國(guó)每年由于蟲(chóng)

49、害而導(dǎo)致的糧食損失也是巨大的，除此之外，微生物的繁殖條件也與溫濕度有巨大的關(guān)系，微生物的繁殖溫度約在20°C～30°C之間，濕度在65%RH～100%RH間，當(dāng)溫濕度較高時(shí)，微生物會(huì)迅速繁殖產(chǎn)生蛋白酶和解脂酶來(lái)分解糧食，致使糧食喪失營(yíng)養(yǎng)成分并在分解的過(guò)程中釋放出水分和能量，加劇了糧食的腐爛和霉變[2]。</p><p>　　基于上述原因，只有將糧食的溫度儲(chǔ)藏條件控制在大約10°C～1

50、5°C之間，濕度儲(chǔ)藏條件控制在大約30%RH左右，才能有效的防止由以上這些原因而對(duì)糧食產(chǎn)生危害及損失。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.2.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　根據(jù)糧倉(cāng)的特點(diǎn)確定了以下設(shè)計(jì)原則：</p><p>　?、?由于糧倉(cāng)的體積

51、較大，因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在糧倉(cāng)中不一樣的位置和不一樣的高度分別安裝4個(gè)溫度傳感器和4個(gè)濕度傳感器。這樣可以更為精準(zhǔn)的檢測(cè)溫度和濕度數(shù)據(jù)；</p><p>　?、?為了便于糧倉(cāng)管理人員對(duì)當(dāng)前溫濕度進(jìn)行了解以及做出相應(yīng)的措施，本系統(tǒng)在糧倉(cāng)內(nèi)安裝了LCD顯示屏來(lái)顯示當(dāng)前溫濕度數(shù)據(jù)；</p><p>　　③ 由于糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度變化并不是非常劇烈，所以設(shè)定LCD顯示屏每?jī)煞昼姼鼡Q一次數(shù)據(jù)；</p&

52、gt;<p>　?、?本系統(tǒng)只監(jiān)測(cè)不涉及報(bào)警處理；</p><p>　?、?本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中需要堅(jiān)持低功耗、低成本的原則。</p><p>　　本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)下列功能：</p><p>　?、?通過(guò)對(duì)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、傳輸；</p><p>　?、?監(jiān)測(cè)設(shè)備具備較高的可靠性、靈敏度和抗干擾能力，

53、并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸；</p><p>　?、?系統(tǒng)應(yīng)具有較好的實(shí)時(shí)性；</p><p>　　④ 采用GPRS無(wú)線通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三部分：數(shù)據(jù)檢測(cè)顯示部分、數(shù)據(jù)控制傳送部分和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存部分。其中單片機(jī)控制傳感器對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和顯示；單

54、片機(jī)同時(shí)負(fù)責(zé)將溫濕度數(shù)據(jù)傳送給GPRS模塊；上位機(jī)(一般是PC機(jī))則主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄以方便管理人員查看。系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、溫濕度傳感器、LCD顯示模塊、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶K組成。整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.2.3系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　?、?溫度測(cè)量范圍:-10°

55、;C～+85°C；</p><p>　?、?溫度精確度: ±0.5°C；</p><p>　?、?濕度測(cè)量范圍:0%RH～100%RH；</p><p>　　④ 濕度精確度: ±3.0%RH。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)課題的總體設(shè)計(jì)方案，

56、本章將在此基礎(chǔ)上，完成對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)檢測(cè)模塊、單片機(jī)模塊、顯示模塊、GPRS數(shù)據(jù)傳送等模塊的硬件電路設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)各模塊的特性特點(diǎn)進(jìn)行介紹，并對(duì)它們的工作原理進(jìn)行分析。</p><p>　　3.1 GPRS數(shù)據(jù)傳送模塊選擇</p><p>　　3.1.1 GPRS結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　GPRS就是在現(xiàn)有的GSM的基礎(chǔ)之上新增由了SGSN和GGSN組成這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組

57、成的GSN節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是介于2G和3G之間的2.5G技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)中除了增加GSN節(jié)點(diǎn)之外，還增加了Gb、Gc、Gd、Gf、Gn/Gp、Gs、Gi、Gr和Um等接口。GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口種類(lèi)分別如圖3-1和圖3-2所示。</p><p>　　圖3-1 GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-2 GPRS的接口種類(lèi)</p><p>　　綜合GPRS

58、模塊的功能及其特點(diǎn)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蠛统杀拘阅艿确矫?，本文選擇了由廣州星翼公司生產(chǎn)的ATK-SIM900A GSM/GPRS模塊。</p><p>　　3.1.2 ATK-SIM900A模塊簡(jiǎn)介</p><p>　　SIM900A型號(hào)是由SIMCOM推出的緊湊型雙頻GSM/GPRS模塊，同時(shí)具有高可靠性，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口、SMT的封裝形式，使用功能強(qiáng)大的ARM9216E型處理器，支持R

59、S232串口和LVTTL串口，工作頻段雙頻：900/1800MHz，可以實(shí)現(xiàn)低功耗對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行傳輸。ATK-SIM900A模塊圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 ATK-SIM900A模塊圖</p><p>　　(1)SIM900A模塊特性</p><p>　　供電：?jiǎn)坞妷?.2V～4.8V；</p><p>　　尺寸

60、為24*24*3mm，體積?。?lt;/p><p>　　支持EGSM 900和DCS 1800兩個(gè)頻段，同時(shí)可自動(dòng)搜尋兩個(gè)頻段或通過(guò)AT命令來(lái)設(shè)置；</p><p>　　SIM900A模塊電流在待機(jī)模式時(shí)低于18mA，在睡眠模式時(shí)低于2mA，功耗非常的低；</p><p>　　正常工作溫度：-30°C～+80°C；</p&g

61、t;<p>　　GPRS 數(shù)據(jù)特性：下行傳輸最大 85.6 kbps，上行傳輸最大 42.8 kbps；</p><p>　　支持用于PPP連接的PAP協(xié)議，同時(shí)內(nèi)嵌TCP/IP 協(xié)議。</p><p>　　(2)SIM900A模塊的選擇接口RS232(P3)</p><p>　　本接口用于選

62、擇將RS232串口連接到通信端口或調(diào)試端口。SIM900A模塊通過(guò)STXD和SRXD這兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口進(jìn)行發(fā)送AT指令和數(shù)據(jù)等。同時(shí)，STXD和SRXD這支持LVTTL電平(即3.3V/SV)的單片機(jī)系統(tǒng)，因此可以直接將單片機(jī)系統(tǒng)的RXD和TXD和這兩個(gè)接口相連來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。而DTXD和DRXD則是調(diào)試接口，主要應(yīng)用于軟件的升級(jí)。</p><p>　　(3)SIM900A模塊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈</p>

63、<p>　　ATK-SIM900A模塊的指示燈(NET_ STA)是一顆0805封裝的紅色LED，用于指示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。可通過(guò)指示燈的亮滅狀況清晰的對(duì)該GPRS模塊的工作情況作出判斷。如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈與工作狀態(tài)對(duì)照表</p><p>　　(4)單片機(jī)與SIM900A模塊串口設(shè)計(jì)</p><p>　　SIM900

64、A串口引腳功能如表3-2所示：</p><p>　　表3-2 SIM900A串口引腳功能</p><p>　　SIM900A與單片機(jī)串口設(shè)計(jì)：</p><p>　　單片機(jī)與GPRS進(jìn)行串口連接時(shí)，必須首先進(jìn)行電平的匹配。當(dāng)單片機(jī)和GPRS模塊接口的電平不匹配時(shí)，可以使用LEVEL SHIFT電平轉(zhuǎn)換器或三極管進(jìn)行電平匹配。當(dāng)電平差別較小時(shí)，可以直接串接電阻

65、進(jìn)行電平匹配。SIM900A的串口平均電平在2.8V左右，本文直接對(duì)單片機(jī)和GPRS模塊進(jìn)行串接電阻使電平相匹配。單片機(jī)的UART即TTL電平串口與GPRS模塊的TXD和RXD串口連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的互換，其連接圖如圖3-4所示，電路圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-4 GPRS模塊與單片機(jī)串口連接圖</p><p>　　圖3-5 GPRS模塊與單片機(jī)連接電路圖</p>

66、<p><b>　　3.2單片機(jī)</b></p><p>　　單片機(jī)又叫做微控制器，微型電子器件的一種。它是把中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O接口電路、中斷控制系統(tǒng)等功能集成到同一塊芯片上，構(gòu)成的一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。具有性價(jià)比高、體積小、集成度高、低功耗、可靠性高等特點(diǎn)，已經(jīng)從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位/8位單片機(jī)，發(fā)展到了現(xiàn)在

67、的300M的高速單片機(jī)，目前在工業(yè)控制領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文選擇了STC公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)。</p><p>　　3.2.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，具有 8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。內(nèi)核與51系列相同，并對(duì)其做

68、出了很多的改動(dòng)，令STC89C52 MCU在原有的最初的51單片機(jī)的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能，具有抗干擾性強(qiáng)、速度快、功耗低和指令代碼完全兼容8051單片機(jī)等特點(diǎn)，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活性高且有效性強(qiáng)的解決方案。</p><p>　　(1)STC89C52單片機(jī)的參數(shù)特性</p><p>　　增強(qiáng)型6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和12 時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)；&l

69、t;/p><p>　　工作電壓為：5.5V～3.3V(5V單片機(jī))/3.8V～2.0V(3V 單片機(jī))</p><p>　　工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；</p><p>　　具有8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；</p><p>　　芯片上集成512字節(jié)RAM；</p><

70、p>　　有32個(gè)通用I/O口；</p><p>　　ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，可通過(guò)串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下載用戶程序，無(wú)需專(zhuān)用編程器、仿真器；</p><p>　　內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間；</p><p>　　共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1、T2；</p><p><

71、b>　　內(nèi)置看門(mén)狗定時(shí)器；</b></p><p>　　通用異步串行口(UART)；</p><p>　　工作溫度范圍：工業(yè)級(jí)：-40°C～+85°C (業(yè)級(jí))；商業(yè)級(jí)：0°C～75°C；</p><p><b>　　封裝：PDIP。</b></p><p>　　

72、3.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　STC89C52的最小系統(tǒng)由單片機(jī)、外部晶振電路和外部復(fù)位電路構(gòu)成。其中MCU看作為一塊微處理器，通過(guò)向它加載程序來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。晶振電路的作用是給單片機(jī)提供工作時(shí)鐘源。而復(fù)位電路的作用即可以上電復(fù)位，還可以在單片機(jī)工作過(guò)程中手動(dòng)給其復(fù)位。這三個(gè)模塊組成由圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖<

73、;/p><p><b>　　(1)復(fù)位電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單片機(jī)的復(fù)位電路，就是具有可以使單片機(jī)回到起始狀態(tài)功能的電路。其主要作用是在單片機(jī)的每一次啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行復(fù)位或當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤或操作錯(cuò)誤時(shí)可以復(fù)位重新啟動(dòng)。是一個(gè)非常重要的功能。STC89C52單片機(jī)復(fù)位的方式為手動(dòng)按扭復(fù)位和自動(dòng)上電復(fù)位。</p><p><b>　　

74、① 手動(dòng)按鍵復(fù)位：</b></p><p>　　手動(dòng)按鍵復(fù)位分為電平方式和脈沖方式這2種。前者的實(shí)行是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通，后者則是通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。電路圖分別如圖3-7中(a)和(b)所示。</p><p>　　(a) 按鈕電平復(fù)位 (b) 按鈕脈沖復(fù)位</p><p>　　圖3-7手動(dòng)按鈕復(fù)位電路圖</p&g

75、t;<p><b>　?、?自動(dòng)按鍵復(fù)位：</b></p><p>　　自動(dòng)上電復(fù)位的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)給外部復(fù)位電路的電容充電，電源Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，系統(tǒng)在接通電源的時(shí)候就復(fù)位到初始化狀態(tài)。電路圖如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 自動(dòng)上電復(fù)位電路圖</p><p><b>　　(2)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)<

76、;/b></p><p>　　內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式是單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生的兩種方法。前者工作方式是將定時(shí)器件外連在RXD和TXD引腳上，器件內(nèi)的振蕩器就會(huì)自行產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的振蕩。組成圖如圖3-9 (a)所示。后者的工作方式則是RXD接地，TXD連接到外部的振蕩器上。組成圖如圖3-9 (b)所示。本文中的單片機(jī)選擇采用內(nèi)部時(shí)鐘模式，定時(shí)器件通常使用頻率處于1.2～12MHz的石英晶體和數(shù)值基于5～30pF的

77、電容組成電流諧振閉合回路。</p><p>　　(a) 內(nèi)部時(shí)鐘電路 (b) 外部時(shí)鐘電路</p><p>　　圖3-9 時(shí)鐘電路圖</p><p>　　3.3溫濕度傳感器選擇</p><p>　　3.3.1溫度傳感器</p><p>　　溫度傳感器是指能檢測(cè)溫度并將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器?？煞?/p>

78、為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。前者又叫做溫度計(jì)，原理為通過(guò)熱傳遞達(dá)到系統(tǒng)平衡，溫度計(jì)呈現(xiàn)出的檢測(cè)物體的溫度且可以直觀的看到數(shù)據(jù)。同時(shí)在一定的溫度范圍中，也能用來(lái)檢測(cè)物體內(nèi)不同位置的溫度值。其主要類(lèi)型有：數(shù)字式溫度計(jì)、轉(zhuǎn)動(dòng)式溫度計(jì)、半導(dǎo)體型溫度計(jì)和熱電偶式溫度計(jì)等。后者由于其敏感元件與被檢測(cè)對(duì)象互不接觸，因此又稱(chēng)非接觸式測(cè)溫儀表。它可用來(lái)檢測(cè)目標(biāo)較小、運(yùn)動(dòng)物體、熱容量小或者溫度變化迅速的物體的表面溫度，或應(yīng)用于檢測(cè)溫度場(chǎng)的溫度分布。</

79、p><p>　　針對(duì)溫度傳感器特性特點(diǎn)以及溫度測(cè)量范圍，以及信號(hào)轉(zhuǎn)換方式等因素，本系統(tǒng)選擇了由DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，與傳統(tǒng)的電阻式溫度傳感器在測(cè)量精度、需要數(shù)模轉(zhuǎn)換等方面相比，更為優(yōu)化。</p><p>　　(1)DS18B20溫度傳感器</p><p>　　DS18B20溫度傳感器是由DALLAS公司生產(chǎn)的單線通信數(shù)字式溫度傳感器?？蓪?/p>

80、溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出，與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比具有體積小、價(jià)格低和精度高等特點(diǎn)。DS18B20具有獨(dú)特的單總線接口的通信方式，并且有PR-35和SOSI兩種封裝方式，本系統(tǒng)選擇PR-35封裝方式，其引腳圖如圖3-10所示。目前已廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)線、醫(yī)療測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)等檢測(cè)系統(tǒng)中去。</p><p>　　圖3-10 DS18B20引腳圖</p><p>　　(2)DS18B20溫度傳感

81、器引腳功能</p><p><b>　　GND：電源地；</b></p><p>　　DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出端口；</p><p><b>　　VDD：正電源。</b></p><p>　　(3)DS18B20溫度傳感器主要特性</p><p>　　只需要一個(gè)引腳就能和單片機(jī)通

82、訊；</p><p>　　測(cè)量結(jié)果直接由數(shù)字信號(hào)輸出；</p><p>　　可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集功能；</p><p>　　內(nèi)含64位只讀存儲(chǔ)器ROM；</p><p>　　通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)溫度采集；</p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)高精度溫度的測(cè)量?？删幊谭直媛蕿?～12位，可分辨溫度分別為 0.5°C、0.25&#

83、176;C、0.125°C和0.0625°C；</p><p>　　最遠(yuǎn)檢測(cè)距離可以達(dá)到150m；</p><p>　　當(dāng)電源極性連接錯(cuò)誤時(shí)會(huì)停止檢測(cè)，防止器件由于過(guò)熱而燒毀。</p><p>　　(4)DS18B20溫度傳感器參數(shù)</p><p>　　溫度測(cè)量范圍：-55°C～+125°C；</

84、p><p>　　溫度精度：±0.5°C (當(dāng)為-10°C～+85°C時(shí))；</p><p>　　電壓范圍：3.0V～5.5V。</p><p>　　(5)DS18B20溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　DS18B20采用3腳T0-92的封裝形式，內(nèi)部主要由64位光刻ROM、溫度傳感器、報(bào)警觸發(fā)器和配置寄

85、存器這四部分構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)圖如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　(6)DS18B20溫度傳感器工作原理</p><p>　　傳感器中低溫度系數(shù)振蕩器模塊產(chǎn)生脈沖信號(hào)傳送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)振蕩器模塊隨著溫度的變化將其產(chǎn)生的信號(hào)傳送給減法計(jì)數(shù)器2作為控制信號(hào)，計(jì)數(shù)器1進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到

86、0時(shí)，溫度寄存器的值加1，一直循環(huán)到計(jì)數(shù)器2為0時(shí)停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度[3]。如圖3-12所示。</p><p>　　圖3-12 DS18B20測(cè)溫原理圖</p><p>　　3.3.2濕度傳感器</p><p>　　與測(cè)量溫度相比，測(cè)量濕度是比較困難的，因?yàn)闈穸葦?shù)據(jù)需要水對(duì)濕敏元件直接接觸來(lái)獲得。而最簡(jiǎn)單的濕度傳感器是濕敏元件

87、。其分為兩中：</p><p>　?、?電阻式——原理是當(dāng)空氣中的分吸附在基片上的感濕膜上，通過(guò)電阻率和電阻值的變化來(lái)檢測(cè)濕度。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，而缺點(diǎn)是非線性差值大，每一批原件有一定的差別，不能隨意替換。</p><p>　　② 電容式——原理是當(dāng)需要檢測(cè)的環(huán)境中的濕度變化時(shí)，其介電常數(shù)也會(huì)變化從而導(dǎo)致電容量也進(jìn)行改變。優(yōu)點(diǎn)主要是響應(yīng)速度快和濕度滯后量小等，缺點(diǎn)則是比電阻式的精確程度要低

88、。</p><p>　　在將模擬式濕度傳感器與數(shù)字式濕度傳感器在特性特點(diǎn)、濕度檢測(cè)范圍、與校準(zhǔn)和標(biāo)定時(shí)操作簡(jiǎn)易程度和是否需要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換等因素做出比較之后，本系統(tǒng)選擇了由瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的數(shù)字式溫濕度集成一體型傳感器SHT11用來(lái)測(cè)量濕度數(shù)據(jù)。</p><p>　　(1)SHT11溫濕度傳感器</p><p>　　SHT11型單芯片傳感器，是由瑞士Se

89、nsirion公司采用專(zhuān)利的工業(yè)CMOS微加工技術(shù)，將溫度傳感器、濕度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換、二線串行接口和信號(hào)放大調(diào)理集成一體的數(shù)字式溫濕度復(fù)合傳感器[19]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-13所示。SHT11有帶隙式測(cè)溫元件和電容式聚合體測(cè)濕元件各一個(gè)，特點(diǎn)有免調(diào)試、標(biāo)定，尺寸小，無(wú)需轉(zhuǎn)換可直接進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的輸出，同時(shí)反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)，而且雖然成本低但功能強(qiáng)大。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于除濕器、家電、醫(yī)療和自動(dòng)控制等各行各業(yè)。</p>&l

90、t;p>　　圖3-13 SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　(2)SHT11溫濕度傳感器引腳圖</p><p>　　SHT11溫濕度傳感器采用4線制引腳，引腳圖如圖3-14(a)所示，引腳功能如圖3-14(b)所示。</p><p>　　圖3-14(a) SHT11引腳圖</p><p>　　圖3-14(b) SHT11引腳功能&

91、lt;/p><p>　　(3)SHT11傳感器功能特點(diǎn)</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線數(shù)字接口；</p><p>　　全校準(zhǔn)相對(duì)溫濕度值輸出；</p><p>　　CRC數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)功能；  </p><p>　　因?yàn)榭梢詫?duì)濕度自動(dòng)校正，所以具有完全互換性。</p><p>

92、;　　(4)SHT11溫濕度傳感器參數(shù)</p><p>　　濕度測(cè)量范圍：0%RH～100%RH；</p><p>　　濕度精度：±3%RH；</p><p>　　電壓：2.4～5.5V。</p><p><b>　　(5)工作原理</b></p><p>　　首先由SHT11傳感器中的

93、溫度傳感器和濕度傳感器分別產(chǎn)生出溫度和相對(duì)濕度信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，再由預(yù)存在傳感器中的校準(zhǔn)參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和糾錯(cuò)，最后將溫濕度數(shù)據(jù)通過(guò)二線串行接口傳送到為控制器進(jìn)行非線性和溫度補(bǔ)償，最后轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　(6)串行接口(單線雙向)</p><p>　　STC89C52和DHT11之間通過(guò)單總線的數(shù)據(jù)形式來(lái)通訊，STC89C52將啟動(dòng)命令發(fā)出后，

94、DHT11進(jìn)入高速狀態(tài)并在啟動(dòng)命令結(jié)束后給單片機(jī)發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)收集，時(shí)間為4ms左右。SHT11與STC89C52連接電路如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-15 SHT11與STC89C52連接電路</p><p><b>　　3.4顯示模塊選擇</b></p><p>　　基于本課題的設(shè)計(jì)原則，需要顯示模塊在糧倉(cāng)內(nèi)對(duì)溫

95、度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示以便管理者獲取糧倉(cāng)內(nèi)的相關(guān)信息。本文選擇了液晶顯示屏即LCD顯示屏對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。液晶顯示屏具有體積小和耗電低等特點(diǎn)，其中數(shù)字式液晶顯示屏已經(jīng)廣泛應(yīng)用于單片機(jī)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)顯示模塊。本文中具體選擇的型號(hào)為L(zhǎng)CD1602。</p><p>　　3.4.1 LCD1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介</p><p>　　LCD1602液晶顯示屏是工業(yè)數(shù)字式液晶顯示屏，用來(lái)顯示字母數(shù)字等信息

96、。其中1602表示顯示的內(nèi)容為16×2，可以顯示兩行，并且每行為16個(gè)字符或數(shù)字，同時(shí)由于每個(gè)字符之間都會(huì)有間隔，因此用來(lái)顯示圖形的話效果較差。</p><p>　　(1)LCD1602主要特點(diǎn)及參數(shù)</p><p>　　80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；</p><p>　　含有清屏、閃爍和左右移位等特殊功能指令；</p><p>　　顯示

97、容量：16×2個(gè)字符；</p><p>　　芯片工作電壓：4.5～5.5V；</p><p>　　工作電流：2.0m A(5.0V)；</p><p>　　最佳工作電壓：5.0V；</p><p>　　字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。</p><p>　　(2)LCD1602引

98、腳功能</p><p>　　LCD1602帶背光型顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的16 腳接口，其引腳圖如圖3-16所示，功能如表3-3所示。</p><p>　　圖3-16 LCD1602引腳圖</p><p>　　表3-3 LCD1602引腳功能說(shuō)明</p><p>　　下面重點(diǎn)解釋這16個(gè)引腳中的3個(gè)引腳：</p><p>　　

99、① RS是用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)命令進(jìn)行選擇。高電平1時(shí)為數(shù)據(jù)，低電平0時(shí)為指令。通過(guò)這個(gè)引腳可以判斷出接收到的是指令還是數(shù)據(jù)。</p><p>　?、?R/W是用來(lái)讀取或發(fā)送命令數(shù)據(jù)。既可以發(fā)送命令，也可以讀取數(shù)據(jù)，高電平1時(shí)讀取數(shù)據(jù)，低電平0時(shí)發(fā)送命令。 </p><p>　　③ EN為使能信號(hào)端。高電平有效，當(dāng)為高電平時(shí)LCD對(duì)指令進(jìn)行執(zhí)行。</p><p>　

100、　3.4.2 LCD1602與STC89C52連接</p><p>　　單片機(jī)的P0.0—P0.7口分別與LCD顯示屏的D0—D7引腳相連，P2.0—P2.2口分別RS、RW、EN三個(gè)引腳連接，其連接電路如圖3-17所示。</p><p>　　圖3-17 LCD1602與STC89C52連接電路圖</p><p><b>　　3.5電源模塊選擇</b

101、></p><p>　　針對(duì)本課題的任務(wù)要求，需要使用5V的電源對(duì)電路進(jìn)行供電。本文綜合成本及設(shè)計(jì)要求選擇了型號(hào)為7805的電源為電路提供穩(wěn)定的電壓。</p><p>　　MC7805電源是由輸入端、輸出端和接地端集合而成的穩(wěn)壓電源，其使用較為廣泛，它能夠?qū)?～30V的輸入電壓穩(wěn)定至5V輸出，但由于7805為線性穩(wěn)壓電源而不是開(kāi)關(guān)電源，多余的電壓會(huì)被轉(zhuǎn)換為熱能消耗，電源會(huì)因此發(fā)熱，所

102、以輸入電壓不能過(guò)高。但MC7805電源電路內(nèi)置保護(hù)電路，當(dāng)電路過(guò)流或過(guò)熱時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷電路，使用起來(lái)很可靠。MC7805電源電路如圖3-18所示。</p><p>　　圖3-18 MC7805電源穩(wěn)壓電路</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　在系統(tǒng)器件選型、硬件電路設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)之上，軟件部分使用C語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的整個(gè)程序進(jìn)行編寫(xiě)，包括溫濕度數(shù)

103、據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)顯示部分以及數(shù)據(jù)傳輸部分，同時(shí)使用PROTEUS軟件對(duì)系統(tǒng)溫濕度數(shù)據(jù)采集及通過(guò)LCD顯示這兩個(gè)模塊進(jìn)行仿真調(diào)試。</p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)要求</p><p>　?、?實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)溫度和濕度數(shù)據(jù)的收集；</p><p>　?、?LCD顯示器每?jī)煞昼姼鼡Q一次溫濕度數(shù)據(jù)的顯示；</p><p>　?、?單片機(jī)和G

104、PRS模塊完成數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　4.2溫濕度數(shù)據(jù)采集顯示模塊軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1溫濕度數(shù)據(jù)采集顯示模塊流程圖</p><p>　　溫濕度數(shù)據(jù)采集顯示流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1溫濕度數(shù)據(jù)采集顯示流程圖</p><p>　　4.2.2溫濕度數(shù)據(jù)接收傳送模塊流程圖&

105、lt;/p><p>　　溫濕度數(shù)據(jù)接收傳送流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2溫濕度數(shù)據(jù)接收傳送流程圖</p><p>　　4.3 GPRS模塊與單片機(jī)通信協(xié)議及串口設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 GPRS模塊與單片機(jī)通信方式</p><p>　　AT即Attention，AT指令集是從終端設(shè)備(Te

106、rminal Equipment，TE)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DataTerminal Equipment，DTE)向終端適配器(Terminal Adapte，TA)或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DataCircuit Terminal Equipmen，DCE)發(fā)送的。操作人員可以使用AT指令進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、信息接收等方面的控制，SIM900A的AT命令包含符合GSM07.05，GS M07.07和ITU-T RecommendationV.25te

107、r的指令，以及SIMCOM自己開(kāi)發(fā)的指令[25]。</p><p>　　SIM900A是一款內(nèi)部嵌有TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊，它和STC89C52單片機(jī)的串口支持RS-232通信標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)STC89C52單片機(jī)的UART異步串行接口與SIM900A模塊相連來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和AT指令進(jìn)行傳輸。</p><p>　　4.3.2 GPRS模塊與單片機(jī)串口部分軟件設(shè)計(jì)</p><

108、p>　　#include "VJ_Include.h"</p><p>　　extern unsigned int Tem2[4];</p><p>　　extern unsigned int Tem3[4];</p><p>　　unsigned int SenData;</p><p>　　int q = 0;&

109、lt;/p><p>　　int w = 0;</p><p>　　void Serial_Init (void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SCON = 0x50; //REN=1允許串行接受狀態(tài)，串口工作模式1</p><p>　　TMOD|

110、= 0x20; //定時(shí)器工作方式2 </p><p>　　PCON|= 0x80; </p><p>　　TH1 = 0xF3; // //baud*2 /* 波特率4800、數(shù)據(jù)位8、停止位1。效驗(yàn)位無(wú)

111、 (12M)</p><p>　　TL1 = 0xF3;</p><p>　　TR1 = 1; </p><p>　　ES = 1; //開(kāi)串口中斷 </p><

112、;p>　　EA = 1; // 開(kāi)總中斷 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************************************************</p><p>　　串口中斷程序 將四路溫度和濕度傳到GPRS</p><p&

113、gt;　　******************************************************/</p><p>　　void ser_int (void) interrupt 4 using 1</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(q = 0;q < 4;q++)

114、 //發(fā)送溫度到GPRS</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(RI == 1) //RI接受中斷標(biāo)志</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　RI = 0; //清除RI接受中斷標(biāo)志&

115、lt;/p><p>　　SBUF = Tem2[q]; //SUBF接受/發(fā)送緩沖器</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(w = 0;w < 4;w++) //發(fā)送濕度到GPRS&l