【正文】 石河子大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文課題名稱(chēng)：一種溫濕度遠(yuǎn)程測(cè)量系統(tǒng)學(xué)生姓名：申香梅蘇嬌學(xué) 號(hào)：20080824312008082439學(xué) 院：信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專(zhuān)業(yè)年級(jí)：電子信息工程專(zhuān)業(yè)2008級(jí)指導(dǎo)教師：劉恩博職 稱(chēng)：副教授完成日期：二O一二年六月六日43目錄一種溫濕度遠(yuǎn)程測(cè)量系統(tǒng)學(xué)生：申香梅 蘇嬌指導(dǎo)老師：劉恩博[摘 要]隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)溫濕度環(huán)境的要求越來(lái)越高,使得溫濕度的測(cè)量與控制應(yīng)用更加廣泛。許多產(chǎn)業(yè)對(duì)溫濕度環(huán)境提出了較高要求:在糧食儲(chǔ)藏、環(huán)境監(jiān)測(cè)、大棚種植和溫室環(huán)境等領(lǐng)域都需要精確的溫濕度環(huán)境，因此,對(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)已成為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的技術(shù)要求。本項(xiàng)目研究的是基于單片機(jī)和GSM模塊的遠(yuǎn)程溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用電路圖制板軟件Altium designer、51單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具Keil5串口調(diào)試助手、程序下載軟件STCISP來(lái)完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)通過(guò)溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)后，通過(guò)單片機(jī)的處理經(jīng)由GSM模塊遠(yuǎn)程傳送給終端的移動(dòng)手機(jī)顯示采集到的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)合理，軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)切實(shí)可行，能夠滿足溫濕度遠(yuǎn)程測(cè)量的實(shí)際需要。通過(guò)GSM方式無(wú)線傳輸數(shù)據(jù),克服了傳統(tǒng)方式傳輸?shù)膮^(qū)域性和局限性,為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)溫濕度環(huán)境提供了有力的手段。關(guān) 鍵 詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；GSM模塊；遠(yuǎn)程測(cè)量；溫濕度采集ABSTRACTStudent: shen xiangmei su jiaoTeacher: liu enboAbstract:With the rapid development of the agriculture and industry, the temperature and humidity measurement and control applications are widely used in order to meet the increasing demand. For examples, the highly demand in: grain restoration biochemistry pharmaceutical, manufacture of integrated circuit and Greenhouse environment. Therefore, temperature and humidity control is a significant demand during the process of industrial manufacture. This research is designed toc creat a model of temperature and humidity remote measurement system, which is based on single chip microputer and GSM module. After the data collection from the sensors, the data will be processed in the single chip microputer and then transferred to PC display by GSM module. The experimental results indicate that the system overall design is feasible due to the system results can meet the demand for the practical needs and the software and hardware system design is feasible.KEY Words：SCM；GSM；Remote testing；Temperature and humidity collection 目 錄第一章 緒論 1 1 1 1 研究目的 1 研究意義 1 2 課題內(nèi)容 2 課題分工 2第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)總體思路 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖 3第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 電源模塊設(shè)計(jì) 5 溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì) 6 鍵盤(pán)顯示模塊設(shè)計(jì) 8 CPU主控模塊設(shè)計(jì) 9 系統(tǒng)總電路原理圖 11 PCB板的設(shè)計(jì) 11 GSM模塊簡(jiǎn)單介紹 12 GSM模塊類(lèi)型 12 SIM300產(chǎn)品概述 12 SIM300主要特性簡(jiǎn)述 13第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 14 程序流程圖 14 主函數(shù)程序 14 14 采集程序的設(shè)計(jì) 14 短消息收發(fā)程序的設(shè)計(jì) 14 LCD顯示程序的設(shè)計(jì) 14第五章 系統(tǒng)調(diào)試 14 14 14 采集模塊的焊接調(diào)試 14 采集模塊功能調(diào)試 14 14 14第六章 總 結(jié) 14致 謝 14參考文獻(xiàn) 14附錄1 C源程序 14第一章 緒論 題目一種溫濕度遠(yuǎn)程測(cè)量系統(tǒng) 課題背景遠(yuǎn)程測(cè)量在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用廣泛，比如無(wú)人值守的變電站、氣象站、田間水分測(cè)試儀等，具有一定的實(shí)用性。常規(guī)的測(cè)量系統(tǒng)需要人員去現(xiàn)場(chǎng)采集溫濕度的數(shù)據(jù)，浪費(fèi)人力和時(shí)間，十分不方便，利用DHT11溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)STC12C5A60s2單片機(jī)內(nèi)部處理經(jīng)由GSM模塊傳到終端的PC機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示溫濕度。 課題研究目的及意義 研究目的單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新，在試驗(yàn)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合加以完善，DHT11溫濕度傳感器[12]，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的一種溫濕度控制系統(tǒng)，用STC12C5A06S單片機(jī)作為溫控器，選用DHT11溫濕度傳感器，采用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示溫濕，通過(guò)串口利用單片機(jī)與上位機(jī)的通信，對(duì)田間等溫濕度進(jìn)行測(cè)量。 研究意義隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。溫濕度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的跟中溫度測(cè)量是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制，有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的測(cè)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。用單片機(jī)做成的產(chǎn)品外圍元件很少，能實(shí)現(xiàn)的功能卻很廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)等。兼于此，特用單片機(jī)設(shè)計(jì)此電路。溫濕度測(cè)量在實(shí)際生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。在國(guó)內(nèi)外溫濕度控制成了一廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域的技術(shù)。具體如空調(diào)、冰箱、茶葉烘烤、糧倉(cāng)溫度控制、等等。糧食溫濕度檢測(cè)是儲(chǔ)備庫(kù)中防止糧食霉?fàn)€、保質(zhì)存放的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)來(lái)講，糧食生產(chǎn)、需求與儲(chǔ)備量都很大。大量糧食在儲(chǔ)備的過(guò)程中常因糧食濕度過(guò)大而升溫發(fā)熱，導(dǎo)致糧食大量腐爛變質(zhì)，給郭建帶來(lái)巨大損失。本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)單片機(jī)控制的遠(yuǎn)程溫度控制作了較詳盡的介紹。 課題內(nèi)容及分工 課題內(nèi)容溫濕度遠(yuǎn)程測(cè)量系統(tǒng)重要提供溫濕度的遠(yuǎn)程測(cè)量，對(duì)遠(yuǎn)方地點(diǎn)溫濕度進(jìn)行顯示。通過(guò)本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，我們可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1) 可以對(duì)遠(yuǎn)方系統(tǒng)應(yīng)用地點(diǎn)進(jìn)行溫濕度采集；2) 使用者可以在遠(yuǎn)方終端計(jì)算機(jī)上看到所采集到的使用地點(diǎn)的溫濕度。 課題分工共同合作：系統(tǒng)調(diào)試測(cè)量，板子焊接，系統(tǒng)整體連接，畢業(yè)論文；申香梅：硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，畢業(yè)論文PPT撰寫(xiě)；蘇 嬌：軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用戶手冊(cè)的撰寫(xiě)。畢業(yè)設(shè)計(jì)成果：1) 系統(tǒng)實(shí)物一套；2) 系統(tǒng)執(zhí)行程序一套；3) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份；4) 系統(tǒng)用戶手冊(cè)一份。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體思路 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)總體思路本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)采集溫濕度數(shù)字信號(hào)的處理，數(shù)傳模塊（或GSM模塊）進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，以單片機(jī)為核心的一套檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括單片機(jī)，數(shù)傳模塊（或GSM模塊）、溫濕度傳感器、顯示、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。[8]系統(tǒng)功能 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能向手機(jī)發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)并手機(jī)短信顯示數(shù)據(jù)接收特殊短信LCD顯示特殊短信的內(nèi)容及電話號(hào)碼LCD液晶 屏顯 示本 地溫濕度溫濕度的采集圖21 系統(tǒng)功能框圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖圖22 系統(tǒng)原理框圖硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采集模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)1) 功能框圖硬件實(shí)現(xiàn)的主要功能接收特殊短信溫濕度采集顯示特殊短信的內(nèi)容與手機(jī)號(hào) 碼LCD顯示溫濕度 圖31 采集模塊功能框圖2) 功能說(shuō)明：a) 先由上位機(jī)即任意移動(dòng)手機(jī)先給GSM發(fā)送能夠識(shí)別的短信，使其給單片機(jī)發(fā)送一個(gè)開(kāi)始采集溫濕度的指令b) 溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，并在液晶顯示屏上顯示c) 將數(shù)據(jù)傳給與單片機(jī)相連的GSM模塊d) 監(jiān)控終端由上位機(jī)手機(jī)移動(dòng)終端組成，手機(jī)接收到由GSM模塊經(jīng)發(fā)短信方式發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并讀取顯示。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖LCD顯示屏移動(dòng)手機(jī)MCU溫濕度傳感器GSM 無(wú)線傳輸 信息采集終端 監(jiān)控終端圖32 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖2) 系統(tǒng)單元模塊說(shuō)明系統(tǒng)由信息采集終端和監(jiān)控終端組成。信息采集終端由溫濕度傳感器，單片機(jī)和GSM模塊組成，監(jiān)控終端由移動(dòng)手機(jī)構(gòu)成。 電源模塊設(shè)計(jì)1) 電源模塊電路圖 圖33（a）電源模塊電路圖2) 電源模塊電路圖說(shuō)明按下電源開(kāi)關(guān)按鍵，經(jīng)過(guò)L7805與電容組成的穩(wěn)壓器，使其輸出穩(wěn)定電壓，這時(shí)指示燈LED1燈亮。3) 元器件選擇及簡(jiǎn)介a) L7805外形圖33（b）L7805實(shí)物圖b) L7805概述電子產(chǎn)品中,常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負(fù)電壓輸出的 79系列,三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路,只有三條引腳輸出,分別是輸入端,TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝, 也有 9013 樣子的 TO92 封裝. 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有 過(guò)流,過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路,使用起來(lái)可靠,方便, 穩(wěn)壓 IC 型號(hào)中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓,如7806 表示輸出電壓為正 6V,7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V.c) L7805接線方式及注意事項(xiàng) 圖33（c）L7805引腳圖在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器(當(dāng)然小功率的條 件下不用).當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí),穩(wěn)壓性能將變差,甚至損壞. 當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出 以上電流的穩(wěn)壓電源,通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái),使其最大輸出電流為 N 個(gè) ,但應(yīng)用時(shí)需注意:并聯(lián)使用的集成穩(wěn) 壓電路應(yīng)采用同一廠家,同一批號(hào)的產(chǎn)品,以避免個(gè)別集成 穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀. 在 78 ** ,79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是 TO220 和 TO202 兩種封 ,引腳功能如附圖所示. 從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注,接入電路時(shí)①腳電壓高于②腳,③腳 78**正壓系列,①腳高電位,②腳接地,。對(duì)與 79**負(fù)壓系列, ①腳接地,②腳接負(fù)電壓,輸出都是③. 此外,還應(yīng)注意, 78**系列中,散熱片和②腳 連接,而在 79**系列中,散熱片卻和①腳連接. 溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)1) 溫濕度傳感器模塊電路圖圖34（a）溫濕度傳感器電路圖2) 溫濕度傳感器電路圖說(shuō)明溫濕度傳感器模塊在接收到單片機(jī)采集溫濕度的指令后，開(kāi)始采集當(dāng)前的溫濕度數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)返回給單片機(jī)。3) 元器件選擇及簡(jiǎn)介a) DHT11外形圖34（b）DHT11實(shí)物圖b) DHT11概述DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器[12]。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。c) DHT11引腳說(shuō)明及通訊過(guò)程圖34（c）DHT11引腳圖