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1、引言基于单片机的温湿度检测及GPRS传输系统的设计学 生：X X X ，计算机科学学院指导老师：X X X ，计算机科学学院1 引言1.1 选题背景该题是我的导师已经做过的一个项目，项目的主要内容是对荆州一个药品公司的药品仓库温湿度进行检测并通过GPRS无线网络将温湿度数据传输到用户终端，对其进行实时的监测，已达到智能化检测温湿度的目的，该项目采用了比较先进的显示技术，如通过LCD液晶显示屏显示温湿度数据，以及采用了无线工业控制模块的这样一个很热门的应用技术，使得这个课题无形中具有了很高的技术含量。1.2 目的和意义随着科学技术的进步和国民经济的发展，企业对生产环境控制的要求也越来越高，希望能
2、够达到实时控制的目的。智能化的工厂监控就是在采用现代信息网络技术，建立一个环境信息接入平台，对各种信息实现全面、实时、有效的接入、传递、采集、监控。目前，业界人士普遍看好单片机的发展潜力，认为它将给整个自动控制领域的变革带来深远的影响。在我国，开发应用实时过程控制的技术的热潮正在兴起，对此，我们如今初步的学习与研究基于网络传输的温湿度检测系统的设计对我们今后的发展会有很大的帮助。本文所研究的基于网络传输的温湿度检测系统是智能化工厂监控的一种应用，具体的说是用特定的芯片检测工厂的生产环境，用于库房的环境信息、温湿度发布等，再利用现有的网络资源进行传输处理,使远程控制端能有效了解信息,及时做出反应
3、.由于国内智能控制的发展之迅速，越来越多的业主及相关用户关注并投入其中，具有良好的应用前景和发展态势，充分利用网络资源是目前设计的基本原则之一。1.3 发展现状和趋势采集技术是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等工作，它与传感器技术、信号处理技术、计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。由于数据采集技术可以使许多抽象的模拟量数字化，进而给出其量值，或通过信号处理对该模拟量进行分析。与模拟系统相比，数字系统具有精度高、可靠性高等优点，因此，数据采集技术的应用越来越广泛.如温度、压力、位置、流量等模拟量，可以通过不同类型的传感器将其转换为电信号模拟量(如电压、电流或电脉
4、冲等)，再通过适当的信号调理将信号送给模拟数字转换器(ADC),使其转换为可以进一步处理的数字信号送给数字信号处理器或微处理机。反之，数字信号处理器或微处理机可通过数字模拟转换器(DAC)将其产生的数字信号转换为模拟信号，再通过信号调理进行输出。随着科学技术的发展和数据采集技术的广泛应用，对数据采集系统的许多技术指标，如采样率、分辨率、存储深度、数字信号处理速度、抗干扰能力等方面提出了越来越高的要求，其中前两项为评价超高速数据采集系统的最重要技术指标。LCD液晶显示技术跟以往的八段LED显示管显示技术相比先进了许多，不仅可以显示数字，也可以显示汉字，更先进的是可以显示图像，让用户使用方便，而且
5、视觉效果页很好。 GPRS无线网络传输传输技术更是一个热门的技术，各行各业都有使用，其数据传输高效，准确，可靠。单就基于GPRS无线远传监测药品仓库温湿度应用上而言，整个湖北也就是荆鹏公司用到了这个技术，因此这也是个很先进的技术。GPRS应用很广泛，众所周知，GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，它是一种基于分组交换传输数据的高效率方式。通俗地讲，就是更快、更方便、更便宜的移动上网解决方案。不少人认为，GPRS网络的建成后GSM 网络将会被淘汰。这是错误的理解。其实，GPRS只是一项移动通信技术，我们是将它应用于今天的GSM网络。GPRS
6、是GSM 向3G系统演进的重要一环，它既考虑了向第三代系统的过渡，同时又兼顾了现有的第二代系统。GPRS的引入将大大延长GSM 系统的生存周期。它只是对GSM 网络的一个升级而已。第 65 页 （共66 页）相关技术2 相关技术2.1 采用LCD液晶显示屏显示温湿度数据技术以前的课题中大多采用八段LED显示管显示数据，在该课题中采用的是LCD液晶显示屏显示温湿度数据，而且是自己动手编写显示程序，技术有一定的领先，在这里简单介绍以下LCD液晶显示屏显示数据的一些基本理论。2.1.1 本课题采用的是OCM4JX8C型号的显示屏，其概述如下：C系列中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有
7、绘图及文字画面混合显示功能。提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口及串行接口（OCMJ4X16A/B无串行接口）。所有的功能，包含显示RAM，字型产生器，都包含在一个芯片里面，只要一个最小的微处理系统，就可以方便操作模块。内置2M-位中文字型ROM (CGROM) 总共提供8192 个中文字型(16x16 点阵)，16K-位半宽字型ROM (HCGROM) 总共提供126 个符号字型(16x8 点阵)，64 x 16-位字型产生RAM (CGRAM)，另外绘图显示画面提供一个64x256点的绘图区域（GDRAM），可以和文字画面混和显示。提供多功能指令：画面清除（Displ
8、ay clear）、光标归位（Return home）、显示打开/关闭（Display on/off）、光标显示/隐藏（Cursor on/off）、显示字符闪烁（Display character blink）、光标移位（Cursor shift）、显示移位（Display shift）、垂直画面卷动（Vertical line scroll）、反白显示（By_line reverse display）、待命模式（Standby mode）。 主要参数： 1、工作电压(VDD)：4.55.5V ；2、逻辑电平:2.75.5V ；3、LCD 驱动电压(Vo)：07V ；4、工作温度(Ta)：0
9、55(常温)/-2075（宽温） 保存温度(Tstg)：-1065(常温)/-3085(宽温)。2.1.2 OCM4JX8C型号的显示屏外形尺寸图:图1 显示屏外形尺寸图2.1.3 用户指令集具体指令介绍： 1、清除显示(指令代码为 01H)功能：将 DDRAM 填满”20H”(空格)，把 DDRAM 地址计数器调整为“00H”，重新进入点设定将 I/D 设为”1”，光标右移 AC 加1。2、地址归位(02H)功能：把 DDRAM 地址计数器调整为“00H”，光标回原点，该功能不影响显示 DDRAM。3、点设定(04H/05H/06H/07H) 功能：设定光标移动方向并指定整体显示是否移动。
10、I/D=1 光标右移，AC 自动加 1；I/D=0光标左移，AC 自动减1 SH=1且 DDRAM 为写状态：整体显示移动，方向由 I/D 决定（I/D=1 左移，I/D=0 右移） SH=0或 DDRAM 为读状态：整体显示不移动 4、显示状态 开/关(08H/0CH/ODH/0EH/0FH) 功能：D=1: 整体显示 ON ; D=0: 整体显示 OFF. C=1: 光标显示 ON ; C=0: 光标显示 OFF. B=1: 光标位置反白且闪烁 ; B=0: 光标位置不反白闪烁 5、光标或显示移位控制(10H/14H/18H/1CH) 功能：10H/14H：光标左/右移动，AC 减/加 1
11、；18H/1CH：整体显示左/右移动，光标跟随动，AC 值不变 6、功能设定（20H/24H/26H/30H/34H/36H） 功能：DL=1： 8-BIT 控制接口 DL=0： 4-BIT 控制接口 RE=1： 扩充指令集动作 RE=0： 基本指令集动作 7、设定 CGRAM 地址(40H-7FH) 功能：设定 CGRAM 地址到地址计数器（AC），需确定扩充指令中 SR=0(卷动地址或 RAM 地址选择) 8、设定 DDRAM 地址（80H-9FH） 功能：设定 DDRAM 地址到地址计数器（AC）9、读取忙碌状态（BF）和地址 功能：读取忙碌状态（BF）可以确认内部动作是否完成，同时可以
12、读出地址计数器（AC）的值，当 BF=1，表示内部忙碌中此时不可下指令需等 BF=0 才可下新指令。10、写资料到 RAM 功能：写入资料到内部的 RAM（DDRAM/CGRAM/GDRAM），每个 RAM 地址都要连续写入两个字节的资料。 11、读出 RAM 的值 功能：从内部 RAM 读取数据（DDRAM/CGRAM/GDRAM），当设定地址指令后，若需读取数据时需先执行一次空的读数据，才会读取到正确数据，第二次读取时则不需要，除非又下设定地址指令。 12、待命模式(01H) 功能：进入待命模式，执行其它命令都可终止待命模式 13、卷动地址或 RAM 地址选择(02H/03H) 功能：SR
13、=1：允许输入卷动地址 SR=0：允许设定 CGRAM 地址（基本指令） 14、反白选择（04H-07H） 功能：选择 4 行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。15、睡眠模式（08H/0CH）功能：SL=1：脱离睡眠模式 SL=0：进入睡眠模式 16、扩充功能设定（20H/24H/26H/30H/34H/36H）功能：DL=1：8-BIT 控制接口 DL=0：4-BIT 控制接口 RE=1：扩充指令集动作 RE=0：基本指令集动作 G=1：绘图显示 ON G=0：绘图显示 OFF 17、设定卷动地址（40H-7FH） 功能：SR=1：AC5AC0为垂直卷动地址 18、设定绘图 RAM 地
14、址（80H-FFH） 功能：设定 GDRAM 地址到地址计数器（AC）2.1.4 显示坐标关系1、图形显示坐标（OCMJ4X8C、OCMJ4X8C_3、OCMJ4X8C_6）图2 图形显示坐标图2、汉字字符显示坐标（OCMJ4X8C、OCMJ4X8C_3、OCMJ4X8C_6）图3 汉字字符显示坐标图2.2 GPRS无线网络传输技术及理论基础2.2.1 概述M2M简介M2M即机器到机器（Machine to Machine）通信。在过去几十年来，通信行业高速发展，但是人们将更多的注意力集中在人与人之间的通信技术（如话音传输服务）之上。而近年来，机器到机器通信技术逐渐显露其巨大的市场潜力，已经开
15、始占据通信市场相当大的份额。据日本NTT DoCoMo公司预测，到2010年，世界范围内会有大约36亿移动网络用户，而这些用户中，仅有12亿是人，剩下的用户都是机器：汽车、相机、计算机、自动售货机、电子仪表等等。这就是说，机器到机器（M2M）通信在未来的移动通信领域内将会占据2/3的市场。M2M按应用可以简单的分为两种类型：固定M2M和移动M2M。固定M2M应用包括对告警系统、工业处理、电子支付终端、售货机、自动读表系统（AMR）等的监控和控制；移动M2M包括车队、船队管理，以及一些移动应用，移动办公等。近年来发展最快的无线通信技术为M2M增加了移动能力，通过减少线缆安装方面的费用和有线传输设备的开销，无线M2M比有线M2M来说提供了更加经济可行的实现方式。无线DDN及及无线DTU简介随着社会信息化水平的发展，目前市场需要一种覆盖面广、组网灵活、安全可靠、点多分散、接口简单 (RS-232或RS- 485) 、透明传输的中小数据量专用数据传输系统，以补充和延伸有线DDN网络无法覆盖的地区和领域。这正是无线DDN发展的契机。无线DDN（Digital Data Networks, 数字数据网）为无线M2M应用提供了网络基础结构。它使用
