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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计.doc
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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计.doc
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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计
基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计
摘 要:设计了一种由 ATMEGA16 单片机、无线模块和 DS18B20 温度传感器构
成的多点温度智能监控系统,介绍了系统组成结构、工作原理、硬件电路和软件
设计,适用于复杂环境下的仓库温度监测,具有结构简单、成本低、功耗低等特
点。本设计由远程终端单片机实时采集温度数据,通过无线数传模块上传给主监
控中心,主监控中心根据所测量数据向远程终端单片机发出无线信号控制外部降
温设备的运行,保证仓内合适的温度环境。
关键词:ATMEGA16 无线模块 DS18B20
The design of the warehouse based on the system of
multi-spot temperature intelligent monitoring of
wireless transmission
Abstract:We designed a multi-point temperature intelligent surveillance system that
consists of the ATMEGA16 microcontroller, wireless module and the temperature
sensor DS18B20.This paper presents its system structure, working principle,as well as
hardware circuit and software design. The system is suitable for temperature monitoring
for warehouse in complex environments.It features a simple structure, low cost and
power consumption,among others.The design of the remote terminal microcontroller
collected real-time temperature data,through the wireless module to the main control
center, the main control center according to the measurement data sent to the remote
terminal microcontroller wireless signals to control external cooling equipment
operation, to ensure proper temperature warehouse environment.
Keywords: ATMEGA16 wireless module DS18B20
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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计
目录
第一章 绪论..................................................................................................................4
1.1 课题设计背景和意义.....................................................................................4
1.2 系统功能说明.................................................................................................4
第二章 方案论证..........................................................................................................5
2.1 系统总体方案论证.........................................................................................5
2.2 单片机的选择.................................................................................................5
2.3 显示器的选择.................................................................................................6
2.4 串口通信方案论证.........................................................................................6
2.5 数据传输方案论证.........................................................................................7
第三章 系统硬件电路设计..........................................................................................8
3.1 总体硬件电路设计.........................................................................................8
3.2 单片机主控制电路设计.................................................................................8
3.2.1 ATMEGA16单片机介绍.......................................................................8
3.2.2 ATMEGA16引脚功能...........................................................................9
3.2.3 AVR与其他8位单片机的比较............................................................11
3.2.4 ATMEGA16单片机最小系统电路.....................................................11
3.3 LCD显示模块的设计....................................................................................12
3.3.1 1602字符液晶简介..............................................................................12
3.3.2 1602管脚说明......................................................................................12
3.3.3 字符集.................................................................................................13
3.3.4 显示地址.............................................................................................14
3.3.5 基本的读写时序图.............................................................................15
3.3.6 1602与单片机连接..............................................................................15
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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计
3.4 无线数据收发模块的设计............................................................................15
3.4.1 无线模块的相关参数..........................................................................15
3.4.2 XL02-232AP1的接口电路说明...........................................................17
3.5 数据采集模块................................................................................................18
3.5.1 温度传感器DS18B20简介..................................................................18
3.5.2 DS18B20的主要特性...........................................................................19
3.5.3 DS1820使用中注意事项......................................................................19
3.6 声光电路设计................................................................................................20
3.6.1 声控电路设计......................................................................................20
3.6.2 光控电路设计......................................................................................21
3.7 上位机接口模块的设计................................................................................22
3.7.1 串行异步通信......................................................................................22
3.7.2 RS-232技术...........................................................................................23
3.7.3 MAX232数据操作原理........................................................................23
3.7.4 MAX232电路设计................................................................................24
第四章 系统软件设计................................................................................................25
4.1 主程序设计...................................................................................................25
4.2 按键程序设计...............................................................................................25
4.3 温度报警程序设计.......................................................................................27
4.4 上位机软件流程设计...................................................................................27
第五章 总结................................................................................................................30
5.1 测试环境及工具...........................................................................................30
5.2 设计总结.......................................................................................................30
致谢..............................................................................................................................31
参考文献......................................................................................................................32
附录..............................................................................................................................33
整机系统运行图片……………………..............................................................33
单片机部分程序..................................................................................................33
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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计
第一章 绪论
1.1 课题设计背景和意义
数字温度传感器广泛应用于各种监测系统中,如工农业生产、气象、环保、
医学等,它们已影响到我们各方面的日常生活。因此,研究温度传感器的测量精
度和远程智能监控具有重要的意义。
目前应用于仓库的温度监测系统大多由温度传感器、AD 转换器及单片机等
组成。这种系统需要在仓库内布置大量的电缆才能把现场各点传感器采集的信号
送到监控中心,系统安装和拆卸复杂,而且不具有灵活性,监测的位置较为固定
现介绍的利用 ATMEGA16 单片机作为控制器,利用微型计算机控制和短距离无
线通信技术,设计了一种成本低、功耗低、结构简单和便于安装的仓库温度多点
智能监控系统。
现在市场上的无线通信系统很多都是复杂的系统,通常涉及到高频的领域,
设计无线数传产品往往需要相当的无线电专业知识和价格高昂的专业设备,传统
的电路方案不是电路繁琐就是调试困难,因而影响了用户的使用和新产品的开发
XL02-232AP1 无线通讯芯片采用具有较强抗干扰能力的 FSK 调制方式,工作频率
稳定可靠,功耗低,适合于便携式及手持式产品的设计,由于采用了低发送功率
和高接收灵敏度的设计,因而可以满足无线管制要求,无需使用许可证,是目前
低功率无线数据传输的理想选择,可广泛用于控制、遥测、小型无线网络、无线
抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集、无线标签、身份识别、非接触 RF
智能卡、小型无线数据终端、安全防火、无线遥控、生物信号采集、水文气象监
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基于无线传输的仓库多点温度智能监控系统设计
控、机器人控制等系统。目前市场上对于单片机之间的无线通信很少,高校也没
有相关的课程,研究的也不多,由于单片机无线通信系统成本不高,研发费用低
而且应用广泛,可见市场前景是很大的。还可以将系统集成化小型化,开发各种
应用系统,投入市场,这就是赋予本设计的实际意义。
1.2 系统功能说明
基本功能说明:
1. 采集多点温度并实时显示,同时可以单独查看各点的温度。
2. 设置温度上下限,超过范围做声光报警处理。
3. 温度数据的无线传输、远程显示及监控处理。
第二章 方案论证
2.1 系统总体方案论证
方案一:采用数字电路方式,利用逻辑电路构成控制部分,开关实现数值的
输入,而且由于整个系统采用数字信号控制方式,仅仅显示部分的硬件就非常庞
大,可见整个系统的硬件电路非常的复杂,并且控制的方式也不容易实现。
方案二:采用单片机来实现控制。通过键盘的功能键控制单片机实现各个功
能,单片机软件编程灵活、自由度大,可编程实现温度传感器的控制及运行;并
且程序都模块化,方便利用。硬件电路方面与方案一相比较非常简单,在硬件确
定的情况下,只要修改程序就能使整个系统达到设计要求。
故相比较而言,采用方案二来实现此设计。
整个系统采用 ATMEGA16 作为主控芯片,通过单片机的串口 TXD 和 RXD
对 XL02-232AP1 无线收发芯片实现控制并实现数据的输入和输出。为了跟上计算
机发展的步伐,能够实现实际应用中与 PC 机的人机交互,就必须通过一个电平
转换电路,将下位机的数据信息传输给上位机,而这个电平转换电路采用电平转
换电路芯片 MAX232。另外的设计部分还有显示和按键,显示部分采用了低功耗、
使用方便的 LCD1602 液晶屏,按键部分因为数量少,所以采用了简单的独立式按
键,方便程序的编写。将各个部分连接起来就构成了系统的硬件部分,软件部分
主要是对单片机进行编程,主要编写各个子程序,例如键盘子程序、数据收发子
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