【正文】 .......... 12 附錄一 設(shè)計電路原理圖和 PCB 圖 ........................................... 12 附錄 二 部分設(shè)計源代碼 ................................................... 13 參考文獻 ................................................................... 25 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 1 一 、 緒論 （一） 論題的研究意義 隨著科技的發(fā)展和自 動化水平的提高，溫度的自動監(jiān)測已經(jīng)成為各行各業(yè)進行安全生產(chǎn)和減少損失 所 采取的重要措施之一。且不便于管理。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等特點，可廣泛應用于橋梁混凝土測溫、油氣井場、電力電纜火災監(jiān)測、糧倉 及物資倉庫溫度監(jiān)測。 GSM 模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低，運行穩(wěn)定可靠，適用于遠距離監(jiān)測，不受地形條件的限制，有著廣泛的應用前景。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)過程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進行有效控制。準確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的主要條件。 一些主要的溫度傳感器芯片都出自國外大多數(shù)廠家，如美信，德州儀器等等。就遠程溫度采集而言，是依賴于 GSM 網(wǎng)絡的開通得以大行其道。 如果溫度過高或是過低，通過GSM 模塊發(fā)送信息，及時反饋給總服務器。達到遠程采集溫度并報警的效果。我國于 20 世紀 90 年代初引進采用此項技術(shù)標準，此前一直是采用蜂窩模擬移動技術(shù)，即第一代 GSM 技術(shù)（ 2020 年 12 月 31 日我國關(guān)閉了模擬移動網(wǎng)絡）。 （ 二 ） GSM 的發(fā)展現(xiàn)狀 20 世紀 80 年代中期，當模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)剛投放市場時，世界上的發(fā)達國家就在研制第二代移動通信系統(tǒng)。在這些數(shù)字系統(tǒng)中，GSM 的發(fā)展最引人注目。 GSM 系列主要有 GSM900、 DCS1800 和 PCS1900 三部分，三者之間的主要區(qū)別是工作頻段的差異。不過目前大多數(shù)手機基本是雙頻手機，可以自由在這兩個頻段間切換。在我國隨著手機市場的進一步發(fā)展，現(xiàn)也已出現(xiàn)了三頻手機，即可在GSM900\GSM1800\GSM1900 三種頻段內(nèi)自由切換的手機，真正做到了一部手機可以暢游全世界。 2. GSM 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 工作頻段的分配 ： （ 1）工作頻段 我國陸地公用蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng) GSM 通信系統(tǒng)采用 900MHz 頻段： 890～ 915（移動臺發(fā)、基站收） ， 935～ 960（基站發(fā)、移動臺收） ， 雙工間隔為 45MHz，工作帶寬為25 MHz，載頻間隔為 200 kHz。 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 3 （ 2）頻道間隔 相鄰兩頻道間隔為 200kHz。每信道占用帶寬 200 kHz/8＝ 25 kHz。 （ 3）多址方案 GSM 通信系統(tǒng)采用的多址技術(shù)：頻分多址（ FDMA）和時分多址（ TDMA）結(jié)合，還加上跳頻技術(shù)。每幀包括 8 個時隙（ TS07）。 TDMA 幀號是以 3 小時 28 分 53 秒 760 毫秒（ 2048 51 26 8BP 或者說 2048 51 26 個 TDMA 幀）為周期循環(huán)編號的。 幀分為兩種類型： 26 幀的復幀：它包括 26 個 TDMA 幀（ 26 8BP），持續(xù)時長 120ms。這種復幀用于攜帶 TCH（和 SACCH加 FACCH）。這與標準電話網(wǎng)有很大 的區(qū)別，在電話網(wǎng)中無論有無呼叫，每個終端都與一個交換機相連。從 BTS 到 MS 的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路。 三 、 溫度采集簡介 （一）溫度采集現(xiàn)狀 溫度是生產(chǎn)過程和科學試驗中普遍且重要的物理參數(shù)。其中溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 4 們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可編程控制器的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。尤其是用單片機控制器改造落后的設(shè)備具有性價比高、提高設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的自動化程度的特點。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點。 ② 測溫范圍為 55℃ ～ +125℃ ，測量分辨率為 ℃ 。 ④ 適配各種單片機或系統(tǒng)機 。 ⑥ 內(nèi)含寄生電源。 DS18B20 的管腳排列如圖 1 所示。不同的器件地址序列號不同。如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 才能得到實際溫度。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O 口線要接 5KΩ左右的上拉電阻。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。 四 、 基于 GSM 的遠程溫度采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計 （一） 單片機 16F877A 基本電路設(shè)計 該系統(tǒng) 的 MCU采用的是 Microchip 公司生產(chǎn)的 16F877 單片機。此外它與其他的單片機最大的不同之處在于采 用了哈佛總線結(jié)構(gòu)，在芯片內(nèi)部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，并且采用不同的寬度（數(shù)據(jù)總線 8 為，指令總線 14 位）進行處理。 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 7 圖 3 16F877與 LCD1602顯示 電路原理圖 （三）單片機與 DS18B20 數(shù)字溫度采集電路的設(shè)計 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采用的是 SPI 單總線結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)的采集和傳輸?shù)?，其結(jié)構(gòu)簡單，運用靈活，易于 16F877 的控制操作，符合本設(shè)計的要求。 表 4 S18B20的各個 管腳對應功 能 引腳名 引腳序號 引腳類型 功能說明 GND 1 P 接地端 DQ 2 I /O 數(shù)據(jù)的輸出端，為單總線結(jié)構(gòu)控制 VDD 3 P 正電源端 圖 4 DS18B20與 16F877外圍電路原理圖 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 8 （四）單片機與 MXA232 串行通信電路的設(shè)計 采用 MAX232 作為 串行通信的 電平轉(zhuǎn)換電路， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行通信功能，不但硬件電路簡單，而且 16F877 對其的控制也易于實現(xiàn)，符合設(shè)計要求。 圖 5 MAX232與 16F877外圍電路原理圖 （五）接收電路中的報警電路設(shè)計 由單片機的 RB2 端口的輸出的電平來驅(qū) 動蜂鳴器實現(xiàn)報警功能，但是由于 RB2 端口輸出的電壓比較微弱，為了保證蜂鳴器在特定的情況下能正常發(fā)出報警信號，因此在信號輸入前增加了一個放大器。蜂鳴器 與 16F877 單片機的電路連接原理圖 如圖 6所示 。初始化程序包括硬件初始化、定時器和串口初始化 。 接收短消息采用查詢方式 。 發(fā)送溫度信號 當溫度達到警戒線時 。報警方式在本地采用聲音報警。本設(shè)計將采集的溫度實時顯示在本地的 LCD 上面。 如果溫度超過警戒溫度就 通過 TC35i 將報警信號 發(fā)送到監(jiān)測中心。 系統(tǒng)軟件設(shè)計的重點在于單片機的編程。 監(jiān)測軟件主要包括初始化程序、信號采集處理程序和短消息收發(fā)程序等。 信號采集和處理主要完成外部采集的溫度轉(zhuǎn)換 。 一旦短消息到達，調(diào)用串口接收程序解碼短消息內(nèi)容并做出相應處理 。調(diào)用發(fā)送指令將短消息發(fā)送到監(jiān)測中心本文對 GSM遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計進行說明。 GSM 模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低，運行穩(wěn)定可靠，適用于遠距離監(jiān)測，不受地形條件的限制。以 GSM 網(wǎng)絡作為無線傳輸網(wǎng)絡，短消息業(yè)務經(jīng)濟實惠，適合遠程移動監(jiān)控中心站的管理 。 感謝辭 本設(shè)計是在我的指導老師汪光宅和 劉強老師的認真指導下完成的。同時，在論文完成時，汪老師也認真地檢查了論文，并指出了其中的不足。我能夠順利的完成設(shè)計，他們也 功不可沒 。 感謝那些把自己的勞動成果無償貢獻出來的 同學們 。在你們那里我學到了很多的知識。我以后也會和你們一樣，把自己覺得好的東西都共享出來。特別是在過去的四年當中，他們一如既往的支持我的學習事務。 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 12 附 錄 附錄 一 設(shè)計 電路原理圖和 PCB 圖 圖 9 電路原理圖 圖 10 已布線的 pcb圖 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 13 附錄 二 部分 設(shè)計源代碼 /*LCD 端口定義 */ define DATADIRECTION TRISD /*DATAVALUEDIRECTION 控制 LCD IO 口方向 */ define DATAVALUE PORTD /*定義 DATAVALUEVALUE 為 LCD1602 數(shù)據(jù) IO口 */ define CONTROLDIRECTION TRISE /*DATAVALUEDIRECTION 控制 LCD1602 數(shù)據(jù) IO 口方向 */ define RS RE0 /*LCD1602 數(shù)據(jù)，命令控制， 1 為數(shù)據(jù)， 0為命令 */ define RW RE1 /*LCD1602 讀寫控制 ,1 為讀， 0為寫 */ define EN RE2 /*LCD1602 使能控制， 1為使能， 0 為禁止 */ void LcdWriteCommand(unsigned char mand)。 /*LCD1602 顯示字符 */ void LcdInit()。 Void LcdClear()。 /*LCD1602 延時 n個 10ms*/ Void LcdDelayNMs(unsigned int n) /*LCD1602 延時 n個 10ms*/ { unsigned int i。n0。i0。 } } Void LcdWriteCommand(unsigned char mand) /*LCD1602 寫命令 */ { DATAVALUE=mand。 RW=0。 LcdDelayNMs(10)。 XXXX 大學本科畢業(yè)設(shè)計 14 } void LcdWriteChar(unsigned char data) /*LCD1602 顯示字符 */ { DATAVALUE=data。 RW=0。 LcdDelayNMs(10)。 } void LcdClear() /*清屏 */ { LcdWriteCommand(0x01)。 } void LcdInit() /*LCD1602 初始化 */ { ADCON1=0X07。 CONTROLDIRECTION=0X00。 LcdWriteCommand(0x38)。 LcdWriteCommand(0x06)。 LcdWriteCommand(0x80)。 char flag=0x40。 //LcdWriteCommand(0x01)。 //LcdWriteChar(39。)。ilen。amp。 LcdWriteCommand(position)。 if(i%32==0) { LcdDelayNMs(time)。 LcdWriteCommand(0x80)。 39。 } } if((str[i]!=39。)amp。(str[i]!=39。)amp。(str[i]!=39。)) LcdWriteChar(str[i])。 /*發(fā)送命令 AT\r后回顯 OK*/ /*發(fā)送命令 ATE0\r后回顯 OK*/ /*發(fā)送命 令 AT+CSQ\r后回顯 +CSQ: 29,99 OK*/ /*發(fā)送命令 AT+CMGF=0\r后回顯 OK*/ const unsigned char mandmi[]=AT+CNMI=1,1,0,0,1\r。 const unsigned char smscontent[] ={0X30,0X30,0X31,0X31,0X30, 0X30,0X30,0X44,0X39,0X31, 0X36,0X38,0X35,0X31,0X38, 0X39,0X30,0X32,0X38,0X31, 0X33,0X38,0X66,0X31,0X30, 0X30,0X30,0X38,0X30,0X31, 0X30,0X41,0X36,0X37,0X30, 0X39,0X35,0X43,0X30,0X46, 0X35,0X30,0X37,0X37,0X35, 0X31,0X36,0X35,0X34,0X46, 0X42,0X35,0X1A,39。,39。}。