【正文】 科技學(xué)院2013屆本科畢業(yè)論文 基于51單片機糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng) 的設(shè)計與實現(xiàn) 專 業(yè)： 通信工程 指導(dǎo)教師： 王 松 學(xué)生姓名： 羅 強 學(xué)生學(xué)號： 0920041342 中國﹒貴州﹒貴陽2013年5月I 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 頁 目 錄摘要 ⅢAbstract Ⅳ第一章 緒論 1 引言 1 現(xiàn)狀 1 目的和意義 2 本文結(jié)構(gòu) 2第二章 方案的比較和論證 3 溫度傳感器的選型 3 無線發(fā)送模塊的選型 4 語音芯片的選型 5 顯示模塊的選型 6第三章 MCS51單片機的結(jié)構(gòu)與原理簡介 7 MCS51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 MCS51單片機的組成 7 CPU 7 MCS51單片機外部結(jié)構(gòu) 8 MCS51單片機引腳功能 8 復(fù)位和復(fù)位電路 10 MCS51單片機的定時器/計數(shù)器 10 10 11 MCS51單片機的中斷系統(tǒng) 12 12 13第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 15 系統(tǒng)硬件框圖 15 單片機模塊 16II 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 頁 16 RF1100232技術(shù)指標 17 RF1100232端口定義 17 RF1100232參數(shù)設(shè)定 18 溫度傳感器模塊 22 DS18B20的管腳定義及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 22 DS18B20溫度數(shù)據(jù)格式 23 DS18B20溫度傳感器工作原理 23 24 數(shù)碼管顯示 24 26 28 28 ISD1700典型的應(yīng)用電路 31 32 32 32第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 33 33 33 Keil軟件使用方法 33 41 43 46 48第六章 設(shè)計總結(jié) 53參考文獻 54附錄 55致謝 68III 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 頁 基于51單片機糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要糧食是國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，是人民的生活必需品。糧食安全是國家安全的基礎(chǔ)。然而，我國糧食霉變事故時有發(fā)生，造成巨大的糧食浪費，危害國家糧食安全。為此，本文設(shè)計和構(gòu)建了糧食倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)，主要用于實時監(jiān)測糧食倉庫中各個糧倉的溫度。方便糧庫管理人員掌控糧情，做好防范措施，防止糧食安全事故的發(fā)生。本文首先從理論上論述了溫度監(jiān)測的重要意義，討論了糧食倉庫中溫度的允許變化范圍，探討了測量糧食倉庫溫度的原理和方法。在此基礎(chǔ)上，進行了糧食倉庫溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和研制。此系統(tǒng)用51單片機、溫度傳感器和無線發(fā)送模塊構(gòu)成溫度檢測與發(fā)送裝置 ；用51單片機、LCD顯示裝置和無線發(fā)送模塊構(gòu)成溫度接收與顯示裝置；用語音芯片構(gòu)成定時報溫與超溫報警裝置。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)測和語音報溫報警。其設(shè)計指標：溫度檢測范圍為 40℃至60℃，溫度檢測誤差=℃。溫度控制目標范圍為10℃至30℃，控制點的間隔為1℃，超過目標范圍時自動報警，以方便管理人員對溫度的把握與控制。此系統(tǒng)采用了無線射頻技術(shù)，有效距離達到200米，完全可以滿足中小型糧食倉庫的溫度監(jiān)測。關(guān)鍵詞：糧庫；溫度多點監(jiān)測；無線傳輸；51單片機 IV 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 頁 Design and Implementation of Grain Depot Wireless Temperature Monitoring System Based on 51 MCUAbstractFood is the national strategic materials and the daily necessities of the food security is the foundation of national ,our country grainmildewing accidents occur frequently, causing huge waste, endangering national food this end, this paper design and build the grain depot temperature monitoring system, mainly used for realtime monitoring the granary of the temperature in the grain order to control the grain situation, plete the prevention measures, and prevent food safety accidents.This paper first theoretically discusses the importance of temperature monitoring and discuss the allowed range of food warehouse ,The paper discusses the principle and method of measuring grain warehouse this basis, the paper begin to design and implement the wireless temperature monitoring system of the grain 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 第 71 頁 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第一章 緒論 引言我國是一個人口眾多的大國, 科學(xué)儲糧是保障人民糧食供應(yīng), 促進社會安定的大事, 糧倉溫度的監(jiān)測在科學(xué)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(shè)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(shù)的日益發(fā)展，無線傳輸技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。無線監(jiān)控技術(shù)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時，作為獲取信息的手段——傳感器技術(shù)得到了顯著的進步，其應(yīng)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(xué)診斷、刑事偵查 、交通管理等，這領(lǐng)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(shù)和傳感器技術(shù)設(shè)計了糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用了語音芯片，使溫度監(jiān)測系統(tǒng)更加地完善。本設(shè)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(shè)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(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)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)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(shè)施，如配置必要的糧情檢測等設(shè)備。而糧庫溫度監(jiān)測則是糧食安全的重要保障，所以設(shè)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)計。 第五章：系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)計。 第六章：設(shè)計總結(jié)。本首先對整個設(shè)計過程進行總結(jié)，然后指出了系統(tǒng)設(shè)計中的不足和改進的方向。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，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(yīng)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(fù)雜，成本高。而且需要校準，測溫點數(shù)量少，對線阻有要求。 A