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1、毕业设计多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现学院名称：电气信息工程学院专 业：测控技术与仪器多点粮仓温湿度的无线监测系统设计与实现摘要:为满足采集多点粮仓温湿度信息值监测的需求，设计一上位控制主机 和多点下位监测分机两部分。由温度传感模块、湿度传感模块、无线传输模块和 单片机模块等组成下位监测分机，由单片机模块、按键模块、无线传输模块和报 警模块等组成上位控制主机。下位监测分机通过测量粮仓内温湿度，经过无线传 输模块把监测节点的温湿度信息值传送至上位主机，并在显示器上显示出该监测 节点的节点号和该监测点当前温湿度测量值，并具有温湿度超值报警功能，下位 机
2、同时能显示当前本地信息值。关键词：无线传输模块；温湿度传感器；单片机Design ang Implemenatation of the Multi-humiture Wireless Monitoring System for the GranaryAbstract: To collect more information of the humiture required for the granary, the multi-humiture wireless monitoring system is designed , which include some lower detecting
3、equipments and a host monitor. Each lower detecting equipment consists of some temperature sensor modules, some humidity sensor modules, a wireless transmission module, a microcontroller module and other components. The host monitor consists of a microcontroller module, a key module, a wireless tran
4、smission module, an alarm module and other components. By measuring the next bit monitoring extension barn temperature and humidity in the wireless transmission module, after the temperature and humidity of the information value monitoring nod, and transmit first a host on the display shows that the
5、 monitoring node node number and the monitoring and measuring value, the temperature and humidity with temperature and humidity value alarm functions, lower place machine and can display the current local information value .Keywords: Wireless transmission module; humiture sensors; single-chip microc
6、omputer目录前言 1第1章 绪论 2课题的意义和目的 2课题的研究内容 2课题的任务要求 3第2章 系统方案设计4方案的选择与论证 4总体设计方案4方案的比较与论证 5系统结构框图设计 6系统各模块的功能设计 7电源模块 7温湿度测量模块 7单片机控制模块 7无线传输模块8按键选择模块8显示模块 8报警电路模块8第3章 系统各模块的硬件设计 9电源模块设计9温湿度测量模块设计 10温度测量模块设计10湿度测量模块设计11单片机控制模块设计12时钟电路设计13复位电路设计13无线传输模块设计14无线传输模块简介14无线传输模块与单片机的接口设计按键选择模块设计16显示模块设计17报警电路模
7、块设计19第4章 系统软件设计21上位机的设计21上位机的设计思路21上位机的设计流程21无线模块软件设计23下位机的设计32下位机的设计思路32下位机的软件总设计流程 32温度测量的软件设计34湿度测量的软件设计3716第5章 系统调试与数据分析 41硬件电路的制作和调试 41软硬件功能分析 43测试结果分析 44第6 章 总结 45参考文献 46致谢48附录1电路原理图49附录2程序 51附录3实物图 70附录4元器件清单71附录 5传感器英文文献翻译 72多点粮仓温湿度的无线监测系统.、F 一 、-前言随着中国加入WTO,粮食市场的逐渐开放，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起着至关重要
8、的作用，粮仓内的粮食由于温湿度没有得到有效的控制，经 常发生粮食变质的情况，因此粮仓温湿度的测量方法以及相应的智能控制一直是 粮食保存的一个重要问题，随着我国科技的快速发展和农业自动化程度的提高， 粮仓管理技术得到很大的发展。传统人工测量的方法逐渐被电子测量所代替，小 的粮仓采用小的测量仪测量，大的粮库逐渐配备微机。同时随着单片机技术和工 业生产自动化程度的不断提高，单片机测控技术已得到了广泛的推广和应用。这 种单片机的测试技术为工业控制、农业控制、家用电器和仪器仪表智能化的应用 提供了一种全新的、有效的测试方法，并具有很大的实用意义和广阔的应用前景。粮食的保存至关重要，为了实现粮食的大量储存
9、，本课题设计了一个智能测量系统一一多点粮仓温湿度的无线监测系统。该系统不仅能测量粮仓的温湿度， 也能测量大棚温湿度，还能应用于工业测量，应用范围甚广。第1 章 绪论课题的意义和目的当代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展，不管是生活还 是生产，都离不开自动化。信息社会对工业和农业生产提出了更高、更新的要求， 不仅要节约成本，而且要高效化。温湿度的测量是工业和农业生产中重要的一个环节，尤其对于农业发展，比 如大棚种植、粮仓管理等等，都必须保证精确的温湿度控制。防潮、防霉、防腐、 防爆是粮仓日常工作的重要内容，也是衡量粮仓管理工作的重要指标。为了保证 日常工作的顺利进行，必须加强粮仓内
10、温湿度的监测工作，但传统的监测方法既 费时又费力，而且误差较大，因此需要造价低廉、使用方便、测量精确的监测系 统。为了满足粮仓温湿度的精确控制要求，满足测温湿度过程信号易处理要求， 设计一种可远程无线传输的多点监测数字显示的温湿度测量系统，可以完成多点 粮仓温湿度的测量和显示功能。该系统操作简单，功能齐全，是单片机智能化的 一种应用。课题的研究内容本次毕业设计以单片机 STC89C52 为核心，能够综合测量和处理多点温度和 湿度，并能无线收发信号，具有报警系统和数字显示功能。具体设计内容如下：1、选择合适的湿度传感器和温度传感器，并研究它们的使用方法；2、研究温湿度传感器与单片机的连接，以及如
11、何完成数据的采集；3、设计多个温湿度采集从机子系统，编号为1-N,能满足对温湿度的精确 测量；4、主机可利用无线模块、单片机和键盘，选择所要监测的温湿度节点，将 该监测节点的数据经由无线传送至主机，并用显示器显示出该监测节点结果；5、把测得的数据与限定值比较，如果超出范围，报警系统就会发出警报；6、制作硬件电路，编写相应的软件程序，进行系统调试和测试数据综合分 析。课题的任务要求 根据课题的意义和目的，经分析本次课题需要研究的内容，提出了该课题相 应的设计任务的要求，具体如下：1、系统供电电压 AC 220V10%，50；2、温湿度传感器的灵敏度和精确度达到5%；3、系统主机可显示当前信息采集
12、的节点号、温度、湿度信息值，显示清晰 直观，下位从机也可显示当前本地信息值；4、各节点数据与主机交换采用无线传输模式进行，系统具有超温/超湿报警 功能；5、粮仓适宜温度范围10C-40C，适宜湿度范围10%-80%；6、系统工作稳定性较好。第2章 系统方案设计 确定了课题的目的和意义，根据本课题的研究内容和任务要求，设计出本课 题的研究方案，并将方案进行比较论证，选择较优的方案，阐述方案各个模块的 功能。方案的选择与论证总体设计方案 根据本次课题的内容及课题任务的要求，基于多点温湿度的无线监测系统主 要由温湿度检测电路、下位机控制电路、无线传输电路、上位机控制电路四个主 要模块组成。该系统设计
13、了两个下位监测分机，其总体原理框图，如图2-1所示。图2-1总体原理框图 根据原理框图，设计了两种方案，如下所示。方案一：采用模拟温湿度传感器和A/D转换器组成温湿度检测电路，上位机 和下位机采用FPGA开发板，无线收发模块用CC1101，数字显示电路部分运用移位寄存器74LS164移位输入字形码，采用数码管显示。其设计框图如图2-2所示。图 2-2 方案一的设计框图方案二：采用温度传感器 DS18B20 和湿度传感器 DHT11 进行温湿度测量，上 位机和下位机采用单片机STC89C52，利用nRF905作为无线传输模块，数码管显 示测量结果，采用 7407 驱动，动态显示。其设计框图如图
14、2-3 所示。图 2-3 方案二的设计框图方案的比较与论证1、温湿度测量部分 方案一中采用模拟测量器件，需要经过 A/D 转换器，测量精度要受到影响， 如果选择精度较高的 A/D 转换器，那费用也较高。方案二中采用 DS18B20 测温和 DHT11 测湿，测量方便、精度较高且价格适中，故选择方案二的温湿度测量方法。2、单片机部分方案一中采用FPGA，它的功能强大，1/口较多，处理能力强，但其价格较 高，使用复杂，用在此系统中未免有些大材小用，而 STC89C52 单片机的性能也 较好，价格便宜，功能已经完全满足此次设计要求，使用也较为方便，故选择 STC89C52 单片机。3、无线传输部分方
15、案一中选择利用 CC1101 无线传输模块，该模块可用于多频段，低功耗， 收发一体，方案二中的 nRF905 也是低功耗，多频道多频段，可以很方便地实现 点对点及点对多点无线通信，两者性能相似，都能满足本次设计系统的要求，但 CC1101 的价格较高，考虑到经费的问题，故选择 nRF905 无线传输模块。4、显示部分方案一中的显示采用移位寄存器移位显示，数据需要串行输入，在时钟端脉冲上升沿作用下输入数据，本设计是四位显示，就需要接四个74LS164,虽然软 件设计比动态显示简单，占用内存少，但其硬件焊接量大。方案二中采用芯片 7407 驱动，动态显示，数码管也是四位一体的，不但软件设计简单，而且硬件 制作方便，价格也低廉，故选择方案二的显示方法。综上所述，选择方案二。系统结构框图设计该设计选择方案二的方法，该方案包括上位机和两个下位机两部分。下位机 由单片机STC89C52最小模块、数码管显示模块、nRF905无线传输模块和温湿度 测量模块四个模块组成；上位机由 nRF905 无线传输模块、按键选择模块、数码 管显示模块、温湿度超值报警模块、单片机 STC89C52
