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1、 基于安卓手机与单片机的便携式环境 信息采集系统设计商业计划书 院(系)别 信息科学与电气工程学院 班 级 电子信息131 学 号 130815142 120815201 120815204 姓 名 毛军伟 杨连帅 鲍曈 指导教师 刘洋 时 间 2015-6-15-2015-6-29 摘 要随着生活水平的提高，人们对生活环境也提出了更高的要求。本设计通过对环境信息采集现状进行分析，提出了一种基于安卓手机与单片机的数字式温湿度传感器的测控系统构成方案，研究和设计了硬件电路，完成了软件设计。本论文详细给出了单片机和安卓手机的功能和原理，通过单片机控制温湿度传感器刺激环境温湿度信息，测试结果表明，可
2、以实现温湿度信息的采集显示，同时可以通过蜂鸣器实现报警功能，并且还可以通过GSM模块实现把采集到的信息发送到设定手机号码的安卓手机上。系统采用模块化设计思想，主要包括以单片机为主的信息釆集部分、以电脑为主的信息分析处理部分和单片机与安卓手机的通信部分三大方面的设计，实现对环境温湿度信息的数据釆集、处理、存储、报警和实时监测的功能。关键词：安卓手机与单片机，温湿度，GSM模块 AbstractAs peoples living standards improving, life environment is also a higher demand. Through analysis of th
3、e information collections, the design puts forward configuration programs, which based on Android phones and microcontroller digital temperature and humidity sensor. Moreover, the design has designed the hardware circuit, and completed the software design.This thesis gives a single chip, and Android
4、 features and principles. This design use MCU to control temperature and humidity sensors to stimulate environmental temperature and humidity information, test results which show that the temperature and humidity can gather information display, at the same time the alarm function can be achieved by
5、the buzzer, and GSM module can also send the information which is collected to set the phone number of Android phones. The system uses modular design, including a microcontroller-based information collection section, computer-based information, also analysis and designs portion of the three aspects
6、of the communication processing section and the microcontroller and Andrews phones, to achieve the environmental temperature and humidity information for the data collection, processing, storage, alarm and real-time monitoring functions.Key words:Android phone with the microcontroller, temperature a
7、nd humidity, GSM module目 录前 言11 系统的总体设计31.1 系统设计方案31.2 系统设计原理31.3 系统设计框图32 系统的硬件设计42.1 单片机控制模块42.1.1 STC89C52主要特性42.1.2 STC89C52的引脚说明42.1.3 复位电路与晶振电路设计72.2 温湿度采集模块82.2.1 数字传感器DHT11的特性92.2.2 温度采集模块与单片机的连接电路102.3 键盘模块102.4 LCD显示模块设计122.4.1 LCD1602的引脚说明122.4.2 LCD1602的指令说明及时序132.4.3 LCD1602的连接电路162.5 报
8、警模块172.6 GSM手机短信无线控制模块182.6.1 SIM900A简介192.6.2 SIM900A外围电路电路213 系统软件设计233.1 主程序设计模块233.2 主程序设计流程图234 系统开发过程与实物254.1 Keil uVision4编译环境254.2 STC-ISP简介264.3 系统整体实物图27结 论29致 谢30前 言在信息采集技术领域，安卓手机与单片机作为通用的高精度、高效率仪器，在各种元器件和仪器仪表中，对各种参数的测量和评估方面得到广泛的应用认可，正是利用了它可采集、存储、发送环境信息，用来评估环境信息的参数情况，对环境信息进行分析，也可用于许多其它用途。
9、本论文要求采集温度、湿度、光照强度的环境信息，而且还要体积小、可靠性高、操作灵活、使用方便及可由计算机控制。所以要实现高性能的信号源，必须在技术手段上有新的突破。随着计算机信息技术的发展，单片机与安卓手机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。越来越多的电子仪器仪表产品都结合信息采集存储数字合成DDS（Direct Digital Synthesis）函数发生器应运而生，单片机的应用正在从根本上改变着传统的控制系统设计思路和设计方法，以前必须由模拟电路或者是数字电路实现的大部分控制系统功能，现在已经能够使
10、用单片机通过软件编写程序的方法实现了。这种用软件取代硬件，并且能够提高系统性能的控制技术，称之为“微控制技术”，这标志着一种全新概念的建立。随着单片机应用技术的推广、普及应用，微控制技术一定会不断发展，日益完善变的更加充实实用。同时，安卓系统特有的开源型，使得智能手机在使用平台时不需要支付任何费用，采用安卓手机的性价比高，目前安卓终端支持WIFI、WAP等多种互联网接入方式，Android作为一款开放式操作系统，随着Android技术的快速发展，如今已允许开发者使用多种编程语言来开发Android应用程序，而不再是以前只能使用Java开发Android应用程序的单一局面，因而受到众多开发者的欢
11、迎，成为真正意义上的开发式操作系统，Android凭借其良好的用户体验，低廉的成本和较高的开放性吸引着越来越多的终端厂商采用，应用领域很广阔。Android（安卓），是一个以Linux为基础的开源移动设备操作系统，主要用于智能手机和平板电脑，由Google成立的Open Handset Alliance（OHA，开放手持设备联盟）持续领导与开发中，跃居全球最受欢迎的智能手机平台，安卓系统不但应用于智能手机，也在平板电脑市场急速扩张，市场前景很广阔。单片机也称单片微控制器（Singal Chip Microcontroller Unit）。近二十年来，单片机以前所未有的兴旺势头蓬勃发展，在电子技
12、术、计算机技术、检测技术和通信技术中，得到了广泛应用。由于单片机技术的引入，使电子设计的概念发生了巨大变化，纯硬件的电子系统越来越少，而由软硬件结合实现的电子系统越来越多，而且越是高级的系统越明显。本文介绍了基于安卓手机与单片机的便携式气候信息采集系统便携机部分设计，论文中详细描述了气候信息采集方法和系统软硬件结构。便携机系统实现了包括温湿度、光照度、气候参数的自动、实时监测。通过实践证明该便携机设计合理、性能可靠，作为气候环境信息采集系统的主体部分，适合采集环境信息。本文将利用C51单片机，通过C语言实现键盘输入以及LCD显示的控制，采集环境温湿度，然后通过安卓手机终端接收显示采集的信息，并
13、输出报警信号，以达到具有高精度的基于单片机与安卓手机的便携式环境信息系统的设计。1 系统的总体设计1.1 系统设计方案方案一：采用纯硬件的闭环控制系统。该系统的优点是速度较快但可靠性较差、控制精度比较低、线路复杂、调试、安装都不方便，实现题目所有的要求难度较大。方案二：采用单片机、安卓手机与温度传感器结合使用的方式。即使用单片机完成人机界面系统控制，实现信息数据的采集存储、分析处理，由温度传感器完成环境信息的采集与转换。这种方案克服了方案一的缺点，所以本论文的设计是基于单片机和温湿度传感器实现对温度和湿度环境信息采集显示的控制。 1.2 系统设计原理为了实现便携式环境信息的采集，本设计采用基于
14、安卓手机与单片机的温湿度的信息采集，根据环境数据信息的采集、发送，选用51单片机STC89C52，温湿度传感器DHT11实现温湿度数据的采集和传输，通过单片机采集完这些数据后，可通过GSM模块以短信方式发送到手机。本论文采用将安卓手机作为信息接收的设计方案，系统主要由主控中心(单片机)、温度信号采集、温度信号显示及控制等功能模块组成，采用模块化设计，可根据需要设置测温点数量，系统具有很好的灵活性和扩展性。1.3 系统设计框图系统采集的温湿度数据需要进行处理，实现被测数据的存储、显示以及控制，本系统釆用模块化设计思想，设计了数据采集模块，单片机控制模块，显示驱动模块和温度设置模块，驱动电路，通信
15、模块。系统总体设计框图如图1.1所示。STC89C52单片机复位电路温湿度采集模块键盘模块报警模块显示驱动模块输出驱动模块GSM短信发送模块图1.1 系统总体设计框图Figure 1.1 system overall design block diagram2 系统的硬件设计该系统的硬件模块由键盘、单片机、LCD显示、GSM短信模块、温湿度传感器等各模块组成。2.1 单片机控制模块本设计的硬件电路，通过单片机控制温湿度传感器，从而对温湿度实时采集和监控，并通过LCD1602显示出来。同时，本设计增加了报警语音模块，可根据需要设定温湿度上下限，若当时温湿度超限便会报警。接入矩阵式键盘实现人机交换功能，并用LCD。显示屏显示出来。通过矩阵键盘设置手机
