【正文】 in system uses microputer, temperature sensor and wireless sending module to constitute temperature detection and sending device。uses microputer, LCD display and wireless sending module to constitute temperature receiving and display device。uses voice chip to constitute temperaturevoiced and over temperature alarm , the system realizes the temperature signal wireless transmission, realtime monitoring of multiple points temperature,temperaturevoiced and over temperature alarm. The design indexes: temperature detection range for 40 ℃ to 60 ℃ and the temperature detection error = ℃ .The temperature controls target range for 10 ℃ to 30 ℃ . And the system is automatically alarming when the temperature is above target ,it easy to facilitate management staff to grasp and control of the system using a wireless radio frequency technique, the effective distance is 200 meters, can pletely satisfy the small and mediumsized grain warehouse temperature monitoring. Key words： grain depot, multipoints temperature monitoring, wireless transmission, 51 MCU 貴州大學科技學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 1 頁 第一章 緒論 引言 我國是一個人口眾多的大國 , 科學儲糧是保障人民糧食供應 , 促進社會安定的大事 , 糧倉溫度的監(jiān)測在科學儲糧中占有重要地位。在大多數(shù)糧食存儲企業(yè) , 目前仍主要靠人工檢測糧倉溫度。由于糧庫占地面積大，糧倉分散，倉內(nèi)溫度測試點多，因而人工監(jiān)測工作量大，效率低，檢測周期長，容易漏檢，而且測量器件損壞率高， 測試精度難以保證。所以，設計和研制可靠的糧倉溫度監(jiān)測系統(tǒng)十分重要。 隨著無線技術的日益發(fā)展，無線傳輸技術應用越來越廣泛。 無線監(jiān)控 技術已經(jīng)在現(xiàn)代化交通、運輸、水利、航運、鐵路、治安、消防、邊防檢查站、森林防火、公園、景區(qū)、廠區(qū)、小區(qū)等領域得到了廣泛的應用。 同時， 作為獲取信息的手段 —— 傳感器技術得到了顯著的進步，其應用十分前景廣闊。如家用電器、航空航天 、國防軍事 、環(huán)境保護、醫(yī)學診斷、刑事偵查 、交通管理 等，這領域都離不開傳感器。 本文正是在上述背景下，以單片機控制為核心，結(jié)合無線傳輸技術和傳感器技術設計了糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。在此基礎上，應用了語音芯片，使溫度監(jiān)測系統(tǒng)更加地完善。 本設計系統(tǒng)主要包括單片機模塊，無線收發(fā)模塊，溫度傳感器模塊， 顯示模塊，語音報溫模塊五個部分。文中對 每個部分功能和實現(xiàn)過程作了詳細地介紹。然后進行硬件的設計、焊接與組裝。最終達到的目標是實現(xiàn)溫度 信號的無線傳輸，對倉庫內(nèi)多個點的溫度進行實時監(jiān)測，自動語音報溫及超溫報警。要求成本低、可靠性高、實用性強，適用于中小型倉庫的溫度監(jiān)測。此系 統(tǒng)提高了糧庫的溫度監(jiān)測速度和監(jiān)測精度，增強了糧庫溫度監(jiān)測的實時性和有效性，有效防止了糧食霉變事故的發(fā)生。同時，節(jié)省了大量的人力和物力，減輕了糧庫管理的工作強度，提高了糧庫管理的效率，使糧食管理得到了安全可靠的保障。 現(xiàn)狀 隨著微型計算機和傳感器技術的迅速發(fā)展，自動檢測領域發(fā)生了巨大變化，倉庫溫度自動監(jiān)測方面的研究有了明顯的進展。我國近年引進了多達 16 個國家和地區(qū)的倉庫環(huán)境控制系統(tǒng)，對吸收國外先進經(jīng)驗和推動糧庫溫度自動檢測產(chǎn)生了積極的作用，但多因能耗過大、造價高、品種未能配套，未能達到很好的效果。目前 ，我國許多糧倉對環(huán) 貴州大學科技學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 2 頁 境溫度的測試還停留在人工巡回測試水平上，其工作量大、可靠性差。糧食行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要指出，“十二五”時期是加快現(xiàn)代糧食流通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，同時保障國家糧食安全也面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。提出了完善糧食倉儲設施，如配置必要的糧情檢測等設備。而糧庫溫度監(jiān)測則是糧食安全的重要保障，所以設計并研制性價比較高的糧庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。 目的和意義 糧庫溫度監(jiān)測是糧食質(zhì)量的重要保障，隨著微型計算機和傳感器技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)人工檢測的方法費時、費力、精確度低等缺點，已經(jīng)不能滿足當前需 要。本文以 51單片機控制為核心，設計糧倉溫度監(jiān)測系統(tǒng)，信號采用無線傳輸，對倉庫內(nèi)多個點的溫度進行實時監(jiān)測，自動語音報溫及超溫報警，要求成本低、可靠性高、實用性強。適用于中小型倉庫的溫度監(jiān)測。 此系統(tǒng)克服了以前靠糧庫管理人手工檢查、測量糧倉溫度的缺點，提高了糧庫的溫度監(jiān)測速度和監(jiān)測精度，增強了糧庫溫度監(jiān)測的實時性和有效性。因此，能有效防止糧食霉變事故的發(fā)生，同時也節(jié)省了大量的人力和物力，減輕了糧庫管理的工作強度，從而提高了糧庫管理的效率，使糧食管理得到了安全可靠的保障。 本文結(jié)構(gòu) 本文通過對無線發(fā)送模 塊和溫度傳感器等基本原理闡述，詳細地介紹了基于 51 單片機糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)過程。 第一章：緒論。本章闡述了本課題的背景、現(xiàn)狀及研究意義。 第二章： 方案的比較和論證。本章通過分析和比較，選擇最佳的元器件。 第三章： MCS51 單片機的結(jié)構(gòu)及原理 。單片機是溫度監(jiān)測系統(tǒng)最核心的部分。本章簡要地介紹了單片機的結(jié)構(gòu)和原理。 第四章： 系統(tǒng)硬件設計 。本章對各個模塊中使用到的主要器件的原理和使用方法進行了詳細地介紹，并進行了硬件的設計。 第五章： 系統(tǒng)軟件設計 。介紹系統(tǒng)軟件的開發(fā)環(huán)境，并進行了 主要模塊的軟件設計。 第六章：設計總結(jié)。 本首先對整個設計過程進行總結(jié)，然后指出了系統(tǒng)設計中的不足和改進的方向。 貴州大學科技學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 3 頁 第二章 方案的比較和論證 溫度傳感器的選型 方案一：采用 AD590，如圖 所示，它的測溫范圍在 55℃ ～ +150℃ 之間。精度高，非線形誤差為 177?！?。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會損壞。應用時，無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補償。 AD590 可以裸片形式提供適合受保護環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。但是AD590 采 集的是模擬信號，沒有自動轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的功能，而單片機只能處理數(shù)字信息，所以使用使必須配置模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC），電路復雜，成本高。而且需要校準，測溫點數(shù)量少，對線阻有要求。 圖 AD590 外形 方案二：采用 DS18B20，如圖 所示，它的測溫范圍在－ 55℃ ～＋ 125℃ 之間。其精度較高，適應電壓范圍寬，電壓范圍： ～ 。 DS18B20 不僅具有獨特的單線接口方式，在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊；也具有負壓特性，電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀 [1]。而且， DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。此外，它與 AD590 相比最大的優(yōu)點是電路簡單，不需要單獨的 AD 轉(zhuǎn)換，測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，且具有極強的抗干擾糾錯能力?？梢钥闯觯?DS18B20 的優(yōu)點彌補了AD590 的缺點。綜合比較方案一與方案二，方案二更適合本設計系統(tǒng)中溫度傳感器的要求 。 圖 DS18B20外形 貴州大學科技學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 4 頁 無線發(fā)送模塊的選型 方案一：采用 nRF2401 ，如圖 所示，它工作于 ～ ISM 頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。芯片的能耗低，以 5dBm 的功率發(fā)射時，工作電流為 ，接收時工作電流為 18mA，它有多種低功率工作模式，節(jié)能設計方便。其 DuoCeiverTM 技術使 nRF2401 可以使用同一天線，同時接收兩個不同頻道的數(shù)據(jù)。 nRF2401 適用于多種無線通信的場合，如無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無線鼠標、遙控開鎖、遙控玩具等。其缺點是，當它和單片機的 I/O 口直接連接時，會導致數(shù)據(jù)的傳輸速度下降，而成為整個系統(tǒng)傳輸速度的頸瓶。 圖 nRF2401 外形 方案二：采用 RF1100232 ，如圖 ，它工作于 433MHz 頻段免許可證使用。RF1100232具有高抗干擾能力和低誤碼率，它是基于 FSK的調(diào)制方式，采用高效前向糾錯和信道交織編碼 技術，提高了數(shù)據(jù)抗隨機干擾和突發(fā)干擾的能力，在信道誤碼率為 102時，可得到實際誤碼率 105～ 106。傳輸距離遠，直線可視情況下，天線放置高度 2 米， 9600bps可靠傳輸距離大于 100m(BER=103/9600bps)； 1200bps傳輸距離最大可達 200m(BER=103/1200bps)。此外， RF1100232支持透明數(shù)據(jù)傳輸 ,提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應任何標準或非標準的用戶協(xié)議。自動過濾掉空中產(chǎn)生的假數(shù)據(jù)，使用簡單無需編程，大大方便應用。 綜合比較方案一與方案二，方案二具有抗干 擾能力強、誤碼率低、使用簡單無需編程等優(yōu)點，所以選擇方案二。 圖 RF1100232外形 貴州大學科技學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 5 頁 語音芯片的選型 方案一： 采用 ISD1420，如圖 所示，其 單片錄放時間為 20 秒 ， 音質(zhì)較好。 選址處理達 160 段信息， EEPROM 可重復擦寫 。 單電源供電，典型電壓 +5V，電路斷電后語音內(nèi)容不會丟失。其控制方式：并口或按鍵。 ISD1420 模塊芯片采用 CMOS 技術，內(nèi)含振蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及 EEPROM 陣列。其 外圍元件簡單，需少量阻 容元件、麥克風即可組成一個完整錄放系統(tǒng)；操作簡單，無需專用編程器及語音開發(fā)器。它的 采樣頻率從 、 到 ，對音質(zhì)有輕微影響。此外， ISD1420 的穩(wěn)定性較差，價格稍貴。 圖 ISD1420外形 方案二：采用 ISD1760，如圖 所示，其單 片錄放時間 40～ 120 秒 ， 音質(zhì) 好。 可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率， 來 決定芯片的錄放間和錄放音質(zhì) 。其 控制方式 ：按鍵模式和 MCU 串行控制模式 (SPI 協(xié)議 ) 。 該芯片提供多項新功能，包 括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示 ,雙運作模式，以及可定制的信息操作指示音。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 ISD1760 的獨立按鍵工作模式錄放電路非常簡單，而且功能強大，不僅有錄、放功能，還有快進、擦除、音量控制、直通放音和復位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。同時，它具有 電壓范圍寬 ，穩(wěn)定性好， 工作狀態(tài)提示豐富多樣 ， 可處理多達 255 段以上信息 ， 寬價廉物美 ， 應用靈 活等優(yōu)點。 綜合比較方案一與方案二，方案二 更適合本系統(tǒng)設計的要求。 圖 ISD1760外形 貴州大學科技