【正文】 置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 一部分溫度對應(yīng)值表溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+0000 0001 1001 00000191H+0000 0000 1010 000100A2H+0000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H1111 1111 1111 0000FFF8H1111 1111 0101 1110FF5EH1111 1110 0110 1111FE6FH551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20的測溫原理是這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，℃／LSB形式表示。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗碼。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源?！S18B20引腳功能詳細(xì)描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。 。DS18B20是常用的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高的特點，相比傳統(tǒng)的熱敏電阻制成的溫度傳感器它不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以直接讀取出溫度數(shù)據(jù)，并且是以數(shù)字信息讀取到的，具有使用方便的特點。(2)手動復(fù)位：手動復(fù)位的實現(xiàn)方法是通過開關(guān)動作給RST一個短暫的高電平，開關(guān)與復(fù)位電容并聯(lián)后按下開關(guān)復(fù)位電容被短路復(fù)位電阻上有電流導(dǎo)通使得RST端有了一個暫時的高電平讓單片機復(fù)位。 復(fù)位電路圖復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。 復(fù)位電路單片機的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復(fù)位電路作用是把一個例如狀態(tài)機初始化到空狀態(tài)，而在單片機內(nèi)部，復(fù)位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。高級的精度更高。 晶振電路單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。 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。(7)ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片(8)具有EEPROM功能(9)具有看門狗功能(10)共3個16位定時器/計數(shù)器。按照功能，STC89C52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復(fù)位等[7]。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。根據(jù)多方面的比較，本設(shè)計采用STC89C52單片機。由于其微小的體積和極低的成本，開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和編程語言也大大簡化，因此被廣泛應(yīng)用于家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具[6]。在單片機實現(xiàn)的控制功能中，需要單片機有較快的運算速度，使檢測人員和用戶在報警器系統(tǒng)正常工作時能夠及時地觀測到實時的溫度值和煙霧濃度等級，并進(jìn)行相應(yīng)處理。 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]。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。另一方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。相比方案一來講，方案二采用的COMS圖像傳感器雖然獲取數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確穩(wěn)定一些，但比起溫度煙度傳感器來說成本要高很多，而且考慮到傳感器要布置在無人看守的田地里，采用更廉價的傳感器更現(xiàn)實一些，加上基于FPGA的圖像采集技術(shù)比較復(fù)雜，因此選用方案一更貼切實際，而且容易實現(xiàn)。方案二采用圖像傳感器采集環(huán)境信息并應(yīng)用基于FPGA的硬件電路進(jìn)行圖像處理獲得環(huán)境信息并實現(xiàn)顯示和報警功能。通過FPGA實現(xiàn)的硬件系統(tǒng)處理速度快而且實時性比較高。 基于FPGA的系統(tǒng)框圖此方案應(yīng)用CMOS圖像傳感器實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集，通過初始化設(shè)置這一模塊來實現(xiàn)圖像傳感器的初始配置。通過采用圖像的邊緣檢測的方法對秸稈焚燒的火焰圖像進(jìn)行邊緣檢測，根據(jù)邊緣檢測的結(jié)果來判斷是否發(fā)生秸稈焚燒。(2)方案二：基于FPGA的秸稈禁燒圖像監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計方案主要是采用FPGA來實現(xiàn)秸稈焚燒圖像的檢測方法，首先采用從秸稈焚燒現(xiàn)場所傳回的視頻中按每隔幾幀抽取出一幅圖像，然后通過Matlab軟件讀取出相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，再將讀出的圖像數(shù)據(jù)通過FPGA存儲在ROM中。 方案設(shè)計(1)方案一：基于單片機的系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計方案主要由單片機最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵電路、傳感器電路、報警電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路和上位機系統(tǒng)等模塊組成，其中采用STC89C52單片機為主控制系統(tǒng)來控制各模塊并且將各模塊功能組合在一起形成秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)。(3)異常報警功能，當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高)時，能發(fā)出異常報警信號，引起人們注意，盡可能避免事故的發(fā)生。設(shè)計完成的秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能： (1)環(huán)境數(shù)據(jù)實時顯示功能，顯示環(huán)境當(dāng)前的溫度和煙霧濃度。2 方案論證 設(shè)計要求秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)是能夠檢測環(huán)境中的溫度和煙霧濃度，并具有報警功能的儀器。本文的第一章主要介紹課題的研究意義，介紹了秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。以單片機作為中央處理器，對硬件電路進(jìn)行設(shè)計和驅(qū)動。報警系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成。近些年來，在煙霧選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進(jìn)步[4]。 1963年5月，日本成功開發(fā)并完成了第一臺接觸燃燒式家用燃?xì)庑孤﹫缶鳎?2月將此產(chǎn)品做了改進(jìn)，改進(jìn)的報警器可以檢測一氧化碳等可燃?xì)怏w，最多應(yīng)用于家庭廚房中[3]。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，美國1996年至2002年煙霧傳感器年均增長率為27%～30%。因此，研究煙霧的檢測方法與研制煙霧報警器就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個重要課題。焚燒秸稈產(chǎn)生的高溫會殺死土壤中的微生物，影響植物對土壤中養(yǎng)分的充分吸收，因而會造成農(nóng)業(yè)收成的嚴(yán)重減產(chǎn)，同樣影響農(nóng)作物的質(zhì)量。焚燒秸稈產(chǎn)生大量的煙霧，煙霧彌漫會降低空氣能見度，使司乘人員的可見視野范圍下降，使交通事故的發(fā)生率大大增加。秸稈焚燒，極易引燃周圍的易燃物，尤其是在村莊附近，因施救難度大，一旦引發(fā)火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。根據(jù)研究表明，秸稈焚燒的過程中，產(chǎn)生的二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物會嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，使空氣中這三種有害氣體的含量嚴(yán)重超標(biāo)，被污染的空氣會刺激人的眼睛、鼻子和咽喉等器官，使人出現(xiàn)咳嗽、胸悶、流淚等不適，嚴(yán)重時可能誘發(fā)支氣管炎等呼吸道病變，對老年人和少年兒童危害最大。秸稈焚燒給我們生活帶來極大危害，應(yīng)該引起我們高度重視。據(jù)統(tǒng)計，我國目前耕地面積有15億畝，每年產(chǎn)出的農(nóng)作物秸稈多達(dá)6億噸，還有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高粱秸、花生秧及殼等農(nóng)作物產(chǎn)出的秸稈都超過千萬噸，而在每年大約有80％的秸稈都被直接焚燒，農(nóng)作物秸稈得不到有效利用反而成為一大公害。盡管這些年來，相關(guān)部門采取了一些措施遏制了秸稈就地焚燒，但這些措施卻未能從根本上消除此類事件的發(fā)生，這一現(xiàn)象在我國的東部地區(qū)更加常見。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物在收獲籽實后的剩余部分。我們在從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時往往會產(chǎn)生大量的秸稈，這些秸稈將何去何從是我們應(yīng)該討論并解決的問題。1 研究背景 研究意義眾所周知，我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村人口占全國的絕大多數(shù)。由于田地面積廣闊，看護和管理也十分不便，這就需要一種有效的手段來實時監(jiān)測田地的情況，并且可以將信息反映給管理者，節(jié)省人力資源。鎮(zhèn)里縣里干著急也沒辦法。白天不讓燒，鄉(xiāng)親們會晚上結(jié)伴點一把火，風(fēng)高月黑，火勢容易蔓延，人卻不易被抓，而守護的人也睜只眼閉只眼，畢竟都是鄉(xiāng)里鄉(xiāng)親，抬頭不見低頭見，誰也不會為了這禁令得罪人。另外也會在路兩旁掛滿“秸稈還田，利國利民”焚燒秸稈可恥，利用秸稈光榮“之類的橫幅。每次到夏秋收獲的季節(jié)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)里都要把能派出去的干部全撒出去，天天守在田間地頭，禁止鄉(xiāng)民焚燒秸稈。加上近年來對空氣質(zhì)量問題的廣泛關(guān)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。每年兩次，有些地方還有第三波，年年如此。不過，焚燒秸稈之害雖大，農(nóng)民卻認(rèn)為離自己較遠(yuǎn)；焚燒秸稈之便利雖小，卻能讓農(nóng)民看到眼前的好處、解決其當(dāng)前的難處。有過親身體驗的人知道，秸稈焚燒后，空氣中彌漫著一股嗆人的味道，叫人喉嚨發(fā)癢，呼吸困難，全身不自在。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。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、具有一定的實用價值。本課題設(shè)計一個無線監(jiān)測系統(tǒng)，選用STC89C52單片機作為主控芯片，分別用DS18B20溫度傳感器、MQ2煙霧傳感器采集環(huán)境溫度和煙霧濃度，通過STC89C52單片機處理后實現(xiàn)溫度及煙霧濃度顯示、越界報警功能，同時，本課題研究開發(fā)上位機監(jiān)測軟件。 畢業(yè)設(shè)計時間安排： 1—4周：查閱相關(guān)資料，熟悉題目內(nèi)容，掌握設(shè)計原理，提交開題報告； 5—10周：根據(jù)設(shè)計原理，進(jìn)行相應(yīng)軟、硬件設(shè)計； 11—12周：完善設(shè)計功能，整理資料并進(jìn)行結(jié)果測試及分析； 13—14周：畢業(yè)設(shè)計驗收； 15—16周：撰寫、修改、提交畢業(yè)論文，畢業(yè)答辯。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 畢 業(yè) 論 文 ﹙設(shè) 計﹚題 目 秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚任務(wù)書院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信1102 學(xué)生姓名 張 帥 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚題目 秸稈禁燒無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚工作自 2014 年 12 月 9 日起至 2015 年 6 月 20 日止三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚進(jìn)行地點: 物 電 學(xué) 院 實 驗 室 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚的內(nèi)容要求：本次畢業(yè)設(shè)計要求如下： 設(shè)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(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)農(nóng)田監(jiān)測區(qū)域的溫度/煙度等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集； ⑵ 利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)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(shù)采集并傳輸，利用管理軟件對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以實現(xiàn)農(nóng)田監(jiān)測區(qū)域多個監(jiān)測點數(shù)據(jù)實時獲取、數(shù)據(jù)共享及安全預(yù)警功能。 畢業(yè)設(shè)計成果要求： 程序代碼、硬件實物和論文，論文要求計算機打?。ˋ4紙），論文有不少于3000詞的相關(guān)英文中文翻譯。 指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室)