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1、大连东软信息学院 高职毕业设计（论文）高职毕业设计（论文） 系系 所：所： 电子工程系 专专 业：业： 嵌入式系统工程 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师： 导师职称：导师职称： 讲师 完成日期：完成日期： 2014 年 4 月 25 日 论文题目论文题目：水下运动监测器设计与实现水下运动监测器设计与实现 大连东软信息学院 Dalian Neusoft University of Information 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 I 水下运动监测器设计与实现 摘 要 海洋中含有丰富的能源，人类所消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正在日 益减少，我们对
2、水下资源的需求日益迫切，因此我们需要对水下世界做更多的了解。 另一方面，水下运动已走进我们的生活，而水下运动存在许多危险因素，因此，水下 实时运动信息的监测变得十分有意义。 本设计是一种基于 51 单片机的水下实时运动信息监测系统，以 STC89C52 单片机 作为主控制器，通过超声波传感器和温度传感器来采集水下信息，通过 WiFi 无线模块 将水下障碍物距离和水下温度信息传输到安卓移动手机上，可以使用户实时监测水下 环境情况。本设计适用性高可以和很多移动设配匹配，并且成本低廉，便于携带。通 过超声波测量障碍物不仅距离精准而且无需接触，安全可靠。 关键词关键词：超声波传感器，WiFi 模块，单
3、片机 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract II Design and Implementation of Underwater Movement Monitor Abstract Ocean contains abundant energy, humans consume more natural resources, land resources are dwindling, our demand for water resources is increasingly urgent, so we need to do more to understand the underw
4、ater world. Underwater movement, on the other hand, has come into our lives, there are many risk factors, and underwater movement as a result, underwater movement monitoring become very meaningful information in real time. This design is a kind of underwater movement information real-time monitoring
5、 system based on 51 single chip microcomputer, the STC89C52 microcontroller as the main controller, through the ultrasonic sensor and temperature sensor to collect information, underwater through WiFi module to transmit underwater obstacle distance and temperature information to the android mobile p
6、hone, users can real-time monitoring of underwater environment. This design can high applicability and many mobile devices at matching, and low cost, easy to carry. by ultrasonic distance measuring barriers not only accuracy and without contact, safe and reliable. Key words:Ultrasonic sensor , WiFi
7、module , MCU 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 III 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 项目概述.1 1.1 项目背景.1 1.2 项目简介.1 1.3 应用范围.1 第 2 章 项目实施方案.2 2.1 概述.2 2.2 元器件选择.2 2.2.1 超声波传感器选择.2 2.2.2 温度传感器选择.3 2.2.3 单片机选择.4 2.2.4 液晶屏选择.4 2.2.5 WiFi 模块选择 .5 2.3 开发环境.6 2.4 硬件设计.6 2.4.1 硬件系统结构.6 2.4.2 硬件模块原理介绍.6 2.5 软件设计11 2.5.1 软件主流程图.11
8、2.5.2 温度传感模块子流程图.12 2.5.3 超声波传感模块子流程图.12 第 3 章 项目实施过程13 3.1 硬件实现过程13 3.1.1 过程简介13 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 IV 3.1.2 配置开发板与 PC 设备通讯连接（win7 环境）13 3.1.3 元器件安装14 3.2 软件实现过程15 3.2.1 Keil 软件开发环境15 3.2.2 使用 STC-ISP 烧写 hex 文件 .17 3.2.3 程序主函数18 3.3 调试过程19 3.3.1 硬件调试19 3.3.2 软件调试20 3.3.2 测试过程问题及解决方法20 第 4 章 项目成果21
9、 4.1 硬件成果物21 4.2 软件成果物21 第 5 章 结 论23 参考文献24 致 谢25 大连东软信息学院毕业设计（论文） -1- 第第 1 章章 项目概述项目概述 目标在水下运动过程，通常无法准确的获得目标的运动信息。本设计利用声学传 感器，以及温度传感装配在运动目标之上，收集信息并通过 WiFi 模块发送到指定用户 端上。作者设计了一种基于 51 单片机的传感器装配方案。本设计分为传感系统，数据 收发系统以及软件端支持三部分。传感系统中的各传感单元通过单片机搭载，传感器 采集实时监测信息，将这些收集到的实时信息显示在液晶显示屏幕上，并由由收据收 发系统中的 WiFi 模块经 Wi
10、Fi 网络传输到指定移动设备上，再由移动终端上的软件对 所收集信息整理分析并直观的展示在软件界面上。 1.1 项目背景项目背景 21 世纪是人类向海洋进军的时代。海洋作为人类还没开发的资源和高科技领域之 一，已经成为很多国家的首要战略目标，也是近几年国际上很多竞争摩擦的源头。水 下运动监测器作为一种准确先进的探测设备在海洋资源的开发和利用上的重要性就好 比航天技术在探索浩瀚宇宙中的作用。近年来，水上，水下运动日渐火热，但水中存 在许多不可控，不确定因素。无论是出于安全考虑还是探测需要，一款可以实时监控 水中运动目标的实时信息的便携设备是我们当前很需要的。如果我们在水下运动或探 测的同时，可以携
11、带一套具备信息收发功能的便携传感设备，那么在陆地上的人们也 可以了解到水下目标的各种环境信息及运动状况。采用单片机这种小而完善的计算机 微处理系统来搭载各种传感器，便可以构成一个完善的水下信息监测系统。 1.2 项目简介项目简介 在本设计中，采用单片机作为核心，利用单片机的便携，完善等特性来支持传感， 数据收发等模块，从而使传感硬件设备由繁琐便携化，再经过一系列防水处理，使其 可以直接带入水中。在利用无线网络在水中不受影响的特性，进行数据与安卓设备的 数据收发交换。通过探测器上的液晶显示屏幕和安卓设备双向显示实时水下环境信息。 由于安卓设备的普及，所以我们将软件支持设立在安卓平台，不仅降低成本
12、，也提高 适用性。 1.3 应用范围应用范围 水下运动监测器主要是可以在人在水中运动过程中对水下环境实时监测，也可以单 独的安装在在水中运动的物体上（比如船舶底部）来监测水下环境信息。 大连东软信息学院毕业设计（论文） -2- 第第 2 章章 项目实施方案项目实施方案 2.1 概述概述 本系统设计目标是在水下测试水下温度和水下障碍物距离信息显示在 1602 液晶 显示屏上，并将显示信息传输到附近安卓设备。设计基于 51 单片机开发板，采用 STC89C52 单片机作为核心控制器。使用温度和超声波传感器采集水下实时信息，通过 1602 液晶显示屏显示这些水下实时信息。再利用 WiFi 模块将这些
13、信息传输给周围的 移动安卓设备。实现水下和水上双向掌握水中的环境信息。 2.2 元器件选择元器件选择 2.2.1 超声波传感器选择超声波传感器选择 HC-SR04 超声波传感器具有在 2cm-400cm 范围内非接触式测距功能。此型号超声 波模块性能稳定，测距结果误差小，盲区小，应用广泛。 工作原理： （1）采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号； （2）传感器发送 8 个 40khz 的方波，之后检测信号是否返回； （3）如果有返回信号，则 IO 口 ECHO 输出一个高电平，超声波自发射开始到返 回所持续的时间就是高电平持续的时间。测试距离=（高电平时间*声速（
14、340M/S） /2；超声波传感器工作参数如表 2.1 所示。 表 2.1 超声波传感器工作参数 超声波传感器实物如图 2.1 所示。 大连东软信息学院毕业设计（论文） -3- 图 2.1 超声波传感器实物图 2.2.2 温度传感器选择温度传感器选择 目前市场上的温度传感器很多，在应用需求高准确性、高稳定性的情况下 DS18B20 温度传感器非常适合。灵巧的体积，低廉的成本，广阔的应用范围，准确度 高，附加功能多，让 DS18B20 温度传感器成为我们选择的首选。 测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85C 范围内,精度为0.5C。DS1822 的 精度较差为 2C 。现场温度直接以
15、“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗 干扰性。适合于水下环境的现场温度测量。 DS18B20 的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。 其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。 图 2.2 DS18B20 引脚图 1、GND 为电源地。 2、DQ 为数字信号输入/输出端。 3、VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 。 大连东软信息学院毕业设计（论文） -4- 2.2.3 单片机选择单片机选择 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用STC公司高密度非易失性存储器技术
16、制造，与工业80C51产品指令和引脚 完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片 上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应 用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门 狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工 串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软 件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、
