【正文】 .....................................................14 無線收發(fā)電路 .......................................................................................................14 4 軟件設計 ..........................................................................................................................16 主程序設計 ............................................................................................................16 初始化程序設計 ..................................................................................................17 數據采集程序設計 ..............................................................................................17 按鍵控制程序設計 ..............................................................................................18 報警程序設計 .......................................................................................................19 上位機軟件設計 ..................................................................................................19 5 系統(tǒng)分析 ..........................................................................................................................20 系統(tǒng)仿真 ................................................................................................................20 硬件測試 ................................................................................................................21 功能分析 ................................................................................................................23 結束語 ....................................................................................................................................24 V 致 謝 .......................................................................................................................................25 參考文獻 ...............................................................................................................................26 附錄 A 外文文獻原文 .....................................................................................................27 附錄 B 外文文獻譯文 .....................................................................................................33 附錄 C 部分程序清單 .....................................................................................................38 附錄 D 元器件清單 ..........................................................................................................41 附錄 E 實物圖 ....................................................................................................................42 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 1 頁 共 42 頁 引 言 自古以來農民就有焚燒秸稈的習慣，只是近些年焚燒秸稈才被“證實”為霧霾天形成原因，雖然霧霾天并不總是在秸稈焚燒時才出現，將其拿出來做“擋箭牌”有點難以服眾，但事實上，焚燒秸稈確實會讓空氣質量下降。 畢 業(yè) 論 文 ﹙設 計﹚ 題 目 秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計及實現 I 畢業(yè)論文 ﹙ 設計 ﹚ 任務書 院 (系 ) 物理與電信工程學院 專業(yè)班級 通信 1102 學生姓名 張 帥 一、畢業(yè)論文﹙設計﹚題目 秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計及實現 二、畢業(yè)論文﹙設計﹚工作自 20xx 年 12 月 9 日起至 20xx 年 6 月 20 日止 三、畢業(yè)論文﹙設計﹚進行地點 : 物 電 學 院 實 驗 室 四、畢業(yè)論文﹙設計﹚的內容要求： 本次畢業(yè)設計要求如下： 設計一個 秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng) ，要求： ⑴ 通過 基于 ZigBee 技術的無線傳感網絡實現農田監(jiān)測區(qū)域 的溫度 /煙度 等參數 的數據采集 ； ⑵ 利用現有通信網絡進行遠程數據 傳輸 ； ⑶ 編寫一套上位機監(jiān)測中心管理軟件，通過系統(tǒng)對溫度 /煙度等環(huán)境參數采集并傳輸，利用管理軟件對采集數據進行分析，以實現農田監(jiān)測區(qū)域多個監(jiān)測點數據實時獲取、數據共享及安全預警功能。誰是秸稈焚燒的最大受害者？很明顯，是距離起 火點最近的人。加上近年來對空氣質量問題的廣泛關注，這種可以瞬間讓人窒息的破環(huán)空氣行為，更讓輿論大張撻伐。鎮(zhèn)里縣里干著急也沒辦法。 秸稈是成熟農作物莖葉（穗）部分的總稱。一是焚燒的煙霧會污染空氣，進而影響人的健康。 為了早期發(fā)現和通報秸稈焚燒現象，防止和減少火災危害，避免環(huán)境污染， 減少這類事故的發(fā)生，就必須對煙霧進行現場實時檢測，采用先進可靠的安全檢測儀表，嚴密監(jiān)測環(huán)境中煙霧的濃度和周圍溫度，及早發(fā)現事故隱患，并及時制止，采取有效措施，避免事故發(fā)生和環(huán)境污染，才能確保農業(yè)生產安全和環(huán)境的保護。 本文的主要內容 本設計針對經常發(fā)生的秸稈焚燒事故，主要采用傳感器采集信號并對信號做處理，實現遠程監(jiān)控，最終使系統(tǒng)具有溫度和煙霧濃度檢測及報警功能的秸稈焚燒自動檢測報警系統(tǒng)。設計要求 通過基于 ZigBee 技術的無線傳感網絡實現農田監(jiān)測區(qū)域的溫度 /煙度等參數的數據采集 ，利用現有通信網絡進行遠程數據傳輸；編寫一套上位機監(jiān)測中心管理軟件，通過系統(tǒng)對溫度 /煙度等環(huán)境參數采集并傳輸，利用管理軟件對采集數據進行分析，以實現農田監(jiān)測區(qū)域多個監(jiān)測點數據實時獲取、數據共享及安全預警功能。然后通過讀取 ROM 中存儲的圖像數據，根據秸稈焚燒火焰圖像的特征進行火災的監(jiān)測，最后將檢測的結果顯示出來。 方案二采用圖像傳感器采集環(huán)境信息并應用基于 FPGA 的硬件電路進行圖像處理獲得環(huán)境信息并實現顯示和報警功能。 單片機最小系統(tǒng) 單片機的全稱為單片微型計算機，是嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit）中最典型的一種，英文中通常會用 MCU 來表示單片機，單片微控制器也表示單片機 [5]。 STC89C52 是 STC 公司生產的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。 1 K+1 0 u FL E DU S B+V c cS 1 圖 電源供電模塊電路圖 此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機的 USB 口供給，也可使用外部穩(wěn)定的 5V電源供電模塊供給。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。復位電路圖如圖 所示。 D S 1 8 B 2 0321G N DD O V D D 圖 DS18B20 溫度傳感器引腳圖 其引腳功能描述見表 。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應的一個基數分別置入減法計數器 溫度寄存器中，計數器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃所對應的一個基數值。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。由單片機通過 端口輸出低電平， ADC0832 開始進行模數轉換， ADC0832 提供穩(wěn)定的時鐘脈沖信號。 1 8765234C SC H 0C H 1G N DV c cC L KD 0D 1ADC0832 圖 ADC0832 引腳圖 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 12 頁 共 42 頁 各引腳說明如下： （ 1） CS— 片選端，低電平有效。但由于 DO 端與 DI 端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以在電路的具體應用中可以把 D0 和D1 連接在一起。當讀取到的信息為“ 0”和“ 1”時，將 CH0作為負輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進行輸入。如果作為由 IN+與 IN輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內，從而提高轉換的寬度。其中為了使單片機 I/O 口有 足夠的電流驅動數碼管，在每個段選端口都加上一個三極管來放大電流，數碼管用共陰型數碼管 [11]。 S S分別為減小鍵和增大鍵，和調整鍵配合使用。 本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用 C 語言進行程序設計。為方便調節(jié)濃度和溫度報警的上下限，還加入了三個按鍵，因此主程序在不斷地采集信號然后顯示并判斷是否需要報警，我們把初始化完成后的這幾步操作 放入一個死循環(huán)中實現功能。 開 始D S 1 8 B 2 0 初 始 化A / D 轉 換 芯 片 初 始 化關 閉 蜂 鳴 器關 閉 報 警 指 示 燈是 否 保 存 報 警 初 值設 定 初 值結 束 圖 初始化程序流程圖 在初始化的過程中，首先設置定時初值，再設置定時器工作方式，打開定時器并且允許中斷，首先要蜂鳴器和指示燈都要設置為關閉狀態(tài)，即熄滅報警指示燈，并且關閉蜂鳴器。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 18 頁 共 42 頁 開 始寫 溫 度 讀 取 指 令讀 取 溫 度 數 據延 時 1 0 m sA / D 轉 換讀 取 煙 霧 數 據結 束等 待 數 據 轉 換無 中 斷 圖 數據采集子程序流程圖 由于設計采用的是模塊化設計，系統(tǒng)實現報警功能是通過調用子程序實現的。 上位機軟件設計 上位機軟件的開發(fā)需要用到 Visual Basic 開發(fā)軟件， Visual Basic 是一種由 Microsoft 公司開發(fā)出來的結構化的、模塊化的、面向對象的可視化程序設計語言。軟件開發(fā)流程如圖 所示。當系統(tǒng)采集 2次溫度煙霧信號后，轉換好的數據存入單片機的寄存器中，系統(tǒng)再調用火災判斷子程序。為了降低誤報率，