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基于单片机粮仓温湿度无线监测系统.doc
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基于单片机粮仓温湿度无线监测系统.doc
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攀枝花学院本科毕业设计(论文) 摘要
I
摘 要
温湿度无线监测系统是通过温、湿度传感器对粮仓环境温、湿度信号实时、
精确的采集,并通过数字显示出来。再把信号通过单片机和无线通信模块传到终
端机实现监控。当粮仓的温湿度超过或低于设置的上下限时,系统发出警报并采
取控制措施,让仓库内的温湿度始终稳定在安全温湿度范围内,从而对仓内温湿
度实现检测及控制。本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设
计方案;由此简要介绍系统的整个组成和系统工作原理:二是进行智能传感器的
硬件电路和软件系统的设计;包括传感器的静动态特征介绍,采用数字传感器检
测时序、检测原理、检测电路以及检测系统软件设计。三是单片机及通信接口的
硬件电路及软件系统设计;还包括无线通信技术,通信协议,数据收发芯片的介
绍。
关键词 单片机,数字温湿度传感器,无线通信。
攀枝花学院本科毕业设计(论文) ABSTRACT
II
ABSTRACT
Temperature and humidity wireless monitoring system is through the temperature,
humidity sensor on the granary environment temperature, humidity signal in real time,
accurate collection, and through the digital display. Then the signal through the single
chip and wireless communication module to realize the monitor terminal. When the
temperature and humidity of granary is above or below the setting of limits, alarm and
control measures, make the temperature and humidity in the warehouse has stabilized at
safe temperature and humidity range, so as to realize the detection and control of
temperature and humidity in the warehouse. This design mainly do the following
aspects of work: The first is to determine the system's overall design scheme; the entire
system components and work principle of the system is introduced briefly: The second
is hardware circuit and software design of intelligent sensor; including static and
dynamic characteristics of the sensor, the digital sensor detection time, detection
principle, detection circuit and system software design. The third is the hardware circuit
and software design of single chip computer and communication interface; also includes
a wireless communication technology, communication protocol, data transceiver chip
introduction.
Keywords : Single chip microcomputer, digital temperature and humidity sensor,
wireless communication.
攀枝花学院本科毕业设计(论文) 目录
III
目录
摘 要 .....................................................I
ABSTRACT ..................................................II
1 绪论 ....................................................1
1.1 选题背景及发展现状 .....................................................1
1.2 系统设计主要内容 .......................................................1
2 系统的总体设计方案 ......................................3
2.1 系统的整体结构框架 .....................................................3
2.2 系统方案选择及确定 .....................................................3
2.2.1 传感器的选择 ......................................................3
2.2.2 无线通信技术的选择 ...............................................4
3 系统硬件电路的设计 ......................................7
3.1 系统硬件的组成 .........................................................7
3.2 数据采集硬件电路设计 ...................................................7
3.2.1 数字湿度传感器 DHT11 ..............................................8
3.2.2 单片机 AT89C51 ...................................................11
3.2.3 报警电路、晶振电路、复位电路、显示电路 ...........................15
3.3 无线通信电路设计 ......................................................16
3.3.1 NRF24L01 芯片概述 ................................................16
3.3.2NRF24L01 的引脚功能及描述 .........................................17
3.3.3 NRF24L01 的工作模式及工作原理 ....................................17
3.3.5 NRF24L01 的应用电路 ..............................................20
4 系统软件设计 ...........................................21
4.1 系统软件设计整体框架 ..................................................21
4.2 单片机控制温湿度传感器 ................................................21
4.3 无线传输程序设计 ......................................................22
4.3.1 无线接收 .........................................................22
4.3.2 无线发送 .........................................................23
5 结果分析 ................................................25
6 总结 ....................................................26
参考文献 ..................................................27
攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论
1
1 绪论
1.1 选题背景及发展现状
1.选题背景
我国是一个农业大国,粮食产量、存储、消耗均属世界首位。从粮食收获到
加工,从粮食加工成产品到消费者手中,这期间经过非常复杂的物流过程,而粮
食的储存过程显得非常重要。储粮环境的好坏,关系到粮食品质安全。不良的环
境可以使得粮食生虫、酸变和发霉,还破坏了粮食的口感和新鲜度,从而导致粮
食的损失。最能影响粮食变质的最主要因素之一是粮食的水分含量。而影响粮食
的水分的两个重要的环境因素便是温度和湿度。那么温湿度的监测系统在储粮过
程中有着极大的使用价值。
另外随着传感技术、计算机技术和通信技术的不断发展,农业信息化也随着
不断推进和完善。无线传感网络技术在农业领域的使用越来越广。2006 年,澳大
利亚 CSIRO 研究中心开发了基于无线传感器网络的智能农场,利用网络和 GPS 定
位设备监视和了解奶牛的行为,建立在不同环境下的拟牛行为模型。2007 年,美
国 Grape Networks 为加州中央谷地区的农业配置了“全球最大的无线传感器网
络”。在我国,北京市科委计划项目“蔬菜生产智能网络传感器体系研究与应用”
正式把农用无线传感器网络示范应用于温室蔬菜生产中。
2.温湿度监测系统的发展现状
粮库库房的温湿度检测从采用人工检测和控制,到远程监控有线控制,再到
现在的无线监控。温湿度无线监测系统类型随着传感器技术、通信技术和计算机
技术的不断发展而增多。首先温湿度传感器,现在普遍是选用数字传感器,温湿
度的无线监控系统可选用温度传感器如 DS18B2 与湿度传感器如 HS1101 分别测温
度和湿度,也可用测温湿度集为一体的温湿度传感器如 DHT11、SHT11 来同时检测
温湿度。其次是无线传输方式,粮仓温湿度无线监控系统的通信属于短距离的数
据传输,现在使用的短距离无线传输方式有:ZigBee、红外线、蓝牙、3G、WIFI
等。各种温湿度传感器、单片机和无线通信方式的组合,将配置出多种形式温湿
度无线监控系统,满足农业对各种不同温湿度的监控需求。
1.2 系统设计主要内容
本文设计的是基于单片机 AT98C51 的温湿度无线检测和控制系统,主要通过
设计硬件电路和软件程序的完成系统的设计。硬件主要部分包括温湿度传感器
DHT11、控制芯片 AT89C51 和无线通信芯片 NRF24L01.。软件主要包含温湿度数据
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