【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：智能化環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究目 錄1 緒論 1 課題研究的目的和意義 1 環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1 本課題所涉及的問題和產(chǎn)品設(shè)計(jì)綜述 2 本課題完成內(nèi)容 32 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇 4 三種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較 4 設(shè)計(jì)方案的論證選擇 53 環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖 6 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 7 溫度檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 系統(tǒng)的輸入、輸出電路設(shè)計(jì) 12 無(wú)線收發(fā)電路設(shè)計(jì) 154 環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 18 程序設(shè)計(jì) 18 主程序 19 讀出溫度子程序 19 計(jì)算溫度子程序 19 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 20 LED顯示程序模塊 20 LCD1602 顯示程序模塊 20 JF24D收發(fā)模塊的發(fā)射和接收流程 215 系統(tǒng)調(diào)試 22 硬件調(diào)試 22 硬件靜態(tài)的調(diào)試 22 系統(tǒng)硬件調(diào)試 22 軟件調(diào)試 23 系統(tǒng)軟件調(diào)試方法 23 系統(tǒng)軟件調(diào)試步驟 23 軟硬聯(lián)調(diào) 24 電路實(shí)物圖 266 結(jié)論與展望 27致 謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄 A 30附錄 B 31附錄 C 32智能化無(wú)線音頻接收裝置的設(shè)計(jì)與研究摘 要在當(dāng)今信息化高速發(fā)展中，無(wú)線電技術(shù)在人們的生活中也應(yīng)用的更加廣泛，其從最初的模擬信號(hào)的傳輸?shù)浆F(xiàn)在的多媒體信息的傳輸。而溫度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得到更快的開發(fā)，本文設(shè)計(jì)了一種基于STC89C51的溫度檢測(cè)顯示及報(bào)警系統(tǒng)，并利用JF24D無(wú)線收發(fā)模塊以達(dá)到無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康?。該系統(tǒng)用溫度傳感器DS18B20對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采集，并將采集到的溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較。當(dāng)超出設(shè)定的溫度時(shí)，蜂鳴器報(bào)警并將實(shí)時(shí)溫度和報(bào)警信號(hào)通過無(wú)線傳輸模塊傳送總部終端。文中給出了對(duì)溫度的檢測(cè)、顯示、報(bào)警及無(wú)線傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方法，并給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,該系統(tǒng)測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、報(bào)警及時(shí)準(zhǔn)確,具有一定的使用價(jià)值。而且該系統(tǒng)體積小，重量輕，性價(jià)比高，擴(kuò)展方便，在大型農(nóng)場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的溫度檢測(cè)中有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 單片機(jī)，數(shù)字溫度傳感器，無(wú)線收發(fā)模塊，JF24D，DS18B20，STC89C51，LED、LCD顯示器，報(bào)警信號(hào)Intelligent design of wireless audio receiver and ResearchABSTRACTWith today39。s rapid development in information technology, Radio technology in people39。s lives are more widely applied , From the original analog signal transmission to the present multimedia information Temperature detection and control of industrial production process, one of the more typical applications, with sensors in production and life is more widely used, using a new singlebus digital temperature sensor to achieve the test and control the temperature more rapidly development, this paper is designed based on STC89C51 temperature detection,display and alarm systems. Wireless transceiver module using JF24D to achieve the purpose of wireless remote transmission. The system with temperature sensor DS18B20 collecting environmental temperature, and collected temperature pared with the set value. When it exceed the set temperature, the buzzer alarm and realtime temperature and alarm signals transmitted by wireless transmission module based terminal. This paper presents the temperature detection, display, alarm and radio transmission design methods and gives the system implementation of hardware and software flow diagram. The experimental test shows that the system with high precision, strong antiinterference capability, alarm timely and accurate, has a certain value. And the system is small, light weight, costeffective, easy expansion, in large farm warehouses, factories, construction and other intelligent temperature measurement in the field of potential applications. KEY WORDS singlechip, digital temperature sensor, wireless transceiver module, JF24D, DS18B20, STC89C51, LED, LCDdisplay, alarm signal 1 緒論 課題研究的目的和意義眾所周知，世界各個(gè)國(guó)家，由于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求，不斷蠶食著可耕的土地，同時(shí)也嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境，造成全球氣候變暖的溫室效應(yīng)日趨突出，如何共同保護(hù)好地球這個(gè)綠色大家園已成為世界各國(guó)政府共同關(guān)心的話題。因此智能化生態(tài)新農(nóng)莊將會(huì)是未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，而環(huán)境檢測(cè)是智能化生態(tài)新農(nóng)莊建設(shè)的必備設(shè)施。 對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)，溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測(cè)溫度。傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻，但是由于模擬溫度傳感器輸出為模擬信號(hào)，必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)獲得數(shù)字信號(hào)后才能與單片機(jī)等微處理器接口，使得硬件電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成木較高。近年來(lái)，美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20為代表的新型單總線數(shù)字式溫度傳感器以其突出優(yōu)點(diǎn)廣泛使用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造以及日常生活中。DS18B20集溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出數(shù)字量，傳輸距離遠(yuǎn)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與單片機(jī)接口幾乎不需要外圍元件。文章將介紹DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，給出以此傳感器和STC89C51單片機(jī)組成的最小溫度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng),同時(shí)結(jié)合無(wú)線收發(fā)模塊,構(gòu)成無(wú)線遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，可以作為各種環(huán)境溫度監(jiān)控系統(tǒng)， 同時(shí)稍微改裝也可做為溫室溫度、倉(cāng)庫(kù)溫度、實(shí)驗(yàn)室溫度等各類溫度監(jiān)控系統(tǒng)。課題主要任務(wù)是完成環(huán)境溫度檢測(cè)，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控、顯示、報(bào)警等。設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。 環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀通過網(wǎng)上查詢、翻閱圖書了解到目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很多的，而且方案靈活，應(yīng)用面比較廣，可用于工業(yè)加工，農(nóng)業(yè)生活，環(huán)境監(jiān)測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。而且應(yīng)用也比較廣泛，如工業(yè)化工環(huán)境監(jiān)測(cè)，動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境溫度檢測(cè)，自然環(huán)境檢測(cè)等。依據(jù)的課題比對(duì)和對(duì)當(dāng)前的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的產(chǎn)品及研究現(xiàn)狀了解，根據(jù)其系統(tǒng)組成、使用技術(shù)、功能特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)。選出其中具有代表性的幾種如下：（1）GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳送農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(Precision Agriculture)是近年來(lái)國(guó)際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代信息技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)把傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)型的粗放管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)精確的數(shù)字管理模式 ，被許多學(xué)者看作是21世紀(jì)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式之一。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)質(zhì)是利用各種類型的傳感器、遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng) (GIS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)等技術(shù)所構(gòu)成的一個(gè)數(shù)據(jù)信息采集、處理和可用于實(shí)時(shí)實(shí)地操作的農(nóng)業(yè)變量管理技術(shù)體系。 以往采用的信息處理方式一般把信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)獲取，然后處理或在采集點(diǎn)建立工作站，把所需要的信息通過Internet 傳送到采集檢測(cè)中心。這種方式耗費(fèi)的人力和物力相對(duì)比較大，不利于大規(guī)模監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建立。移動(dòng)通信的迅速發(fā)展為解決這一問題提供了可能。應(yīng)用中國(guó)移動(dòng)提供的GPRS服務(wù)來(lái)傳送數(shù)據(jù)，可以方便地接入基于TCP協(xié)議/IP的網(wǎng)絡(luò)，省去了繁雜的布線工程，并且系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)更加靈活 。（2）基于ARM的分布式遠(yuǎn)程多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這是一種分布式遠(yuǎn)程多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種環(huán)境參數(shù)的低成本分布式監(jiān)測(cè)管理。按照方案的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)主機(jī)、監(jiān)測(cè)分機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)PC機(jī)組成。監(jiān)測(cè)主機(jī)采用了基ARM7TDMI內(nèi)核的S3C44B0X作為核心芯片，完成了Flash存儲(chǔ)模塊、SDRAM模塊、UART模塊和以太網(wǎng)模塊的設(shè)計(jì)。監(jiān)測(cè)主機(jī)移植了嵌入式操作系統(tǒng)Clinux，移植了JFFS2文件系統(tǒng)，并針對(duì)主機(jī)硬件進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的開發(fā)。監(jiān)測(cè)分機(jī)的參數(shù)采集程序的編寫按照模塊化設(shè)計(jì)，并針對(duì)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)編寫了通信程序。構(gòu)建了基于Boa嵌入式服務(wù)器的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。將Boa移植在監(jiān)測(cè)主機(jī)上，使用Boa＋CGI的形式實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化。（3）現(xiàn)在市場(chǎng)上有一種對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)人手持檢測(cè)產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有多項(xiàng)功能，包括：二氧化碳、溫濕度、土壤水分、光照度、光量子、土壤溫度。這類產(chǎn)品適用于各類環(huán)境監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格的場(chǎng)所，如珍貴動(dòng)植物的培養(yǎng)。（4）無(wú)線溫濕度監(jiān)測(cè)站，無(wú)線溫濕度監(jiān)測(cè)站采用無(wú)線技術(shù)將測(cè)量溫度和濕度數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)視器單元，這個(gè)無(wú)線傳感器單元能安裝在監(jiān)視器單元400米半徑內(nèi)，可同時(shí)監(jiān)視多個(gè)無(wú)線傳感器單元，并具有警報(bào)功能，當(dāng)您監(jiān)測(cè)的環(huán)境中的溫度超過或者低于您設(shè)定的溫度時(shí)，監(jiān)視器會(huì)自動(dòng)報(bào)警?？蓱?yīng)用領(lǐng)域有：溫室、大棚的溫度濕度管理監(jiān)測(cè)、倉(cāng)庫(kù)的溫度管理和溫度控制、蘑菇栽培的溫度濕度管理等。 本課題所涉及的問題和產(chǎn)品設(shè)計(jì)綜述在現(xiàn)如今的社會(huì)高速發(fā)展過程中，電子科學(xué)技術(shù)也在不斷的發(fā)展當(dāng)中，而針對(duì)智能化控制系統(tǒng)中各類電子產(chǎn)品也層出不窮，包括各類對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的電子產(chǎn)品，使得智能化得以完善。然而在無(wú)線監(jiān)測(cè)方面雖有很多產(chǎn)品，但其成本較高，針對(duì)于小型環(huán)境的監(jiān)測(cè)產(chǎn)品并不多見，且對(duì)使用環(huán)境要求較高。對(duì)此本課題是要設(shè)計(jì)出一款針對(duì)性更強(qiáng)的小型環(huán)境無(wú)線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有操作方便簡(jiǎn)單，成本低，而且可以應(yīng)用于各種小型環(huán)境。其可以穩(wěn)定地傳送數(shù)據(jù)，有利于大規(guī)模監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建立。該設(shè)計(jì)產(chǎn)品是FSK/GFSK（頻移鍵控/高斯頻移鍵控）調(diào)制方式，采用收發(fā)模塊與單片機(jī)給合，操作方便，同時(shí)可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)，也可針對(duì)特定環(huán)境進(jìn)行定制。智能化環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集智能化技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)于一體的學(xué)科。智能化環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給我們的生活、社會(huì)生產(chǎn)等帶來(lái)的方便日益顯著。它采用無(wú)線傳輸方式，無(wú)需布線，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸已成為實(shí)現(xiàn)近距離、小范圍監(jiān)控的一種有效手段，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。這個(gè)課題重點(diǎn)研究小功率無(wú)線收發(fā)模塊與單片機(jī)技術(shù)結(jié)合使其實(shí)現(xiàn)智能化控制。這個(gè)課題的目的在于希望能夠使這個(gè)系統(tǒng)在應(yīng)用上能夠有個(gè)新的突破創(chuàng)新，也使得自己能更好的掌握高頻電子線路知識(shí)。在這個(gè)課題里，我準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一個(gè)類似于小型農(nóng)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳輸系統(tǒng)，重點(diǎn)在于對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。把環(huán)境監(jiān)測(cè)到的溫度等數(shù)字信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后發(fā)射出去，再考慮用單片機(jī)理論對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行智能化控制。然后結(jié)合接收機(jī)對(duì)發(fā)射機(jī)發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、判斷等，同時(shí)采用單片機(jī)理論進(jìn)行智能化控制，達(dá)到預(yù)期目的。這樣就能很好的保證對(duì)環(huán)境的智能化操作，成為智能化生態(tài)農(nóng)莊的有力補(bǔ)充。 本課題完成內(nèi)容（1）制作完成一臺(tái)實(shí)物樣機(jī)；（2）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)時(shí)采集與顯示，可應(yīng)用于環(huán)境溫度的檢測(cè)；（3）在溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)上完成報(bào)警功能，即完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度的設(shè)定比對(duì)，超過設(shè)定值現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)報(bào)警。同時(shí)根據(jù)程序的智能設(shè)定，在系統(tǒng)報(bào)警時(shí)可采取相應(yīng)的措施，如高溫則噴水降溫，低溫時(shí)則加熱升溫；（4）無(wú)線傳輸及控制部分已完成硬件電路的原理設(shè)計(jì)，同時(shí)完成硬件實(shí)物電路的制作及控制部分電路完成測(cè)試；（5）完成無(wú)線傳輸模塊JF24D的雙工多通道通信程序設(shè)計(jì)；（6）由于時(shí)間倉(cāng)促，畢業(yè)設(shè)計(jì)制作時(shí)間有限，暫時(shí)未能完成整機(jī)的統(tǒng)調(diào)。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇 三種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較方案一、信號(hào)調(diào)制采用調(diào)頻方式進(jìn)行，分機(jī)發(fā)射部分可采用發(fā)射芯片或分立元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，而總機(jī)接收部分使用SONY的CAX1191s收音機(jī)專用接收芯片。不同的探測(cè)節(jié)點(diǎn)靠不同的發(fā)射頻率被監(jiān)測(cè)端加以區(qū)分，但不同的發(fā)射頻率容易使線路產(chǎn)生干擾。而對(duì)于數(shù)字信號(hào)的傳送則采用編解碼芯片MT8880與STC89C51結(jié)合對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，然后經(jīng)