无线温湿度监测系统设计大学学位论文Word下载.docx
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二、毕业论文﹙设计﹚工作自2014年12月09日起至2015年06月20日止
三、毕业论文﹙设计﹚进行地点:
物电学院北区实验室
四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求:
近年来,温湿度监测技术发展相当迅速,且随着自动化技术的发展,在诸如粮库、药品库房、档案馆、农业温室大棚、化学物品仓库以及放有高级设备的实验室等某些行业和场所实现环境参数的检测显得愈发重要。
常用的检测方法可分为人工检测方法与自动检测方法。
前者显然不科学、不及时,可能对检测者有一定的危险性。
因此,本课题主要采用单片机与无线收发模块完成,可实现温湿度数据的监测、显示、报警等。
本次毕业设计要求:
1.采用温度传感器电路测量出室内的温湿度;
2.具有显示室内外温度且带有过载提示的功能;
3.具有无线传输、处理及远程控制功能;
4.完成系统的软硬件设计。
五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参考文献:
阅读和学习关于单片机应用、数据采集和远程监控方面的专业资料,参阅的外文文献不少于3篇。
六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排:
1月10日─3月20日:
查阅资料,完成外文翻译原文和开题报告。
3月21日——4月20日:
完成系统的硬件及软件的基本设计并提交中期检查报告。
4月21日——5月20日:
进一步完善系统的硬件及软件的设计,准备作品验收。
5月21日——6月15日:
撰写、修改毕业设计论文,准备并完成答辩。
指导教师魏瑞系(教研室)
系(教研室)主任签名批准日期
接受论文(设计)任务开始执行日期学生签名
无线温湿度监测系统设计
韩琛
(陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业1101班级,陕西汉中723000)
指导老师:
魏瑞
[摘要]本文论述了一种将无线收发和手动控制温湿度限值相结合的一种温湿度监测系统。
以STC89C51单片机为该系统的主要控制单元,用C语言编程;
采用温湿传感器DHT11和无线收发NRF24L01完成对试验现场温湿度采集、控制和数据的收发;
液晶显示屏1602对数据进行显示,完成对当前温湿度的设置值显示、实际值显示;
蜂鸣器和二极管完成系统的声光报警。
该系统结构简单,操作便利,有很强的实用价值。
[关键词]STC89C51;
温湿度传感器;
NRF24L01;
显示;
报警。
Designofwirelesstemperatureandhumiditymonitoringsystem
HanChen
(Grade02,Class1101,MajorCommunicationEngineering,PhysicalandTelecommunicationEngineeringDept.,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong72300x,Shaanxi)
utor:
WeiRui
[Abstract]Inthispaper,atemperatureandhumiditymonitoringsystembasedonthecombinationofthetemperatureandhumiditylimitsforthewirelesstransceiverandmanualcontrolisdescribed..STC89C51microcontrollerasthemaincontrolunitofthesystem,usingtheCprogramminglanguage.ThetemperatureandhumiditysensorDHT11andwirelesstransceivernRF24L01completionoffieldtestoftemperatureandhumiditydataacquisition,controlanddatatransceiver;
liquidcrystaldisplay1602thedatadisplay,completionofthecurrenttemperatureandhumiditysettingvaluedisplay,actualvaluedisplay;
buzzerandledtocompletethesystemofsoundandlightalarm.Thesystemhasasimplestructure,convenientoperationandstrongpracticalvalue.
[Keywords]STC89C51;
Temperaturesenior;
NRF24L01;
Display;
Warning
引言
选题目的及意义
21世纪的今天,科学技术的发展日新月异,科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展,现代控制设备不同于以前,它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。
我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术是当今社会的主流,广泛地深入到应用工程的各个领域。
温湿度在工业制造,农业生产中是非常重要和基本的参数,在生产制造过程中常需对温湿度进行检测和监控,采用无线设备进行温湿度检测并用数字显示出来,比便进行信息存储和实时控制,对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。
随着工业科技、农业科技的发展,温湿度测量的需求越来越多,温室度测量也显得越来越重要。
但是在一些特定环境温湿度监测环境范围大,监测距离远,布线很不方便。
而这时采用无线测量监控的方式对温湿度数据进行采集,显得尤为方便。
本次毕业设计,设计的是基于单片机的远程无线温湿度监控系统。
利用了无线电通信的方便、灵活等特性,而且经济实惠。
它不需要像网络控制那样,耗费巨大的通信资源,也不受网络速度的制约和影响。
在温湿度监控的方法上,传统的监控方式(包括经典监控和现代监控),在处理具有非线形或不精确特性的监控对象时,显得比较困难和复杂,传统的温湿度监控系统大为滞后系统,较大的纯滞后会引起系统的不稳定。
综上所述,本文论证设计的无线温湿度监控系统是基于传统监控方式结合当代的无线电技术的创新,可被广泛应用于工业、农业、环保、服务业、安全监控等需要远程监控温湿度的工程中,例如:
城市路灯故障检测和供电线路防盗监视、城市居民小区供热检测、大型仓库温度检测、工业生产测控、农业生产温度测控、环保工程、故障监控工程等。
发展趋势
当前社会,各行各业越来越重视产品的生产、物品的管理和仓库的存储等环节,很多企业仓库存储的都是非常重要的物品,如:
烟叶、纺丝、药材、食品等。
为了仓储的商品的质量完好,必须制造出适合于商品储存的环境,比如当储库内温湿度适合商品储存时,就要防止库外环境对库内的不利影响。
因此,近年来无线温湿度监控系统成为各类监测、检测应用的一个大的的发展趋势,越来越多的要求要使用无线技术来解决远程控制的问题的企业要用到无线温湿度监控系统。
这些环境由于现场的局限性和特殊性不得不采用无线监控和控制的方式来监测现场的各类指标并做出对应操作。
比如:
野外气象监测、移动车队车况监测、易燃易爆仓库、高压线缆运行状况监测等等。
无线温湿度监控系统由于其特殊的无需线缆进行信号传输方式,而且抗干扰能力强、功耗低等优点。
越来越受到社会各业的关注,所以无线温湿度监控系统的市场前景非常大。
课题主要研究内容
基于单片机设计出测量当前温湿度,并实现无线收发温湿度数据功能。
对比选取最适合的元器件,完成无线收发模块的选型和硬件电路和供电系统的设计,选取合适的温湿度传感器测出室内当前的温湿度,并完成按键设置温湿度报警限值,当温湿度超过设置的限值声光报警。
1.方案设计与选择
1.1设计要求
(1)采用温度传感器电路测量出室内的温湿度;
(2)具有显示室内外温度且带有过载提示的功能;
(3)具有无线传输、处理及远程控制功能;
(4)完成系统的软硬件设计。
1.2方案设计
方案一:
系统的核心控制器采用FPGA(现场可编程们阵列),温湿度传感器使用热敏电阻,无线收发模块用一对NRF24L01,采用555定时器构成报警模块器,显示模块采用数码管显示,流程图如图1.1所示。
用一个相应阻值电阻与热敏电阻相串联分压,热敏电阻阻值在不同的温度下表现出不同的电阻值,采集这两个电阻变化的分压值,并进行A/D转换。
将转换后的数字信号传给FPGA,由FPGA实现各种复杂的逻辑功能,通过NRF24L01发送出去,然后由另外一个NRF24L01接到信号,然后传递给FPGA,经过FPGA的逻辑运算,将收到的数据显示到数码管上,并对数据进行判断,若需要报警则接通555报警电路,进行报警。
FPGA控制器
A/D转换
热敏电阻
无线收发模块
555报警系统
数码管显示
图1.1系统方案一流程图
方案二:
系统的控制器采用单片机作为主要的控制芯片,传感器采用一体化变换器模块DHT11,无线收发模块采用一对JF24D,显示模块继续采用数码管,报警模块采用9102三极管驱动蜂鸣器,
设计流程如图1.2所示。
DHT11传感器采用一体化变换器模块,通过总线通信协议,将数据读入CPU进行处理,然后按照总线时序将数据读出,传递给单片机,单片机收到数据,经过内部逻辑运算处理,将数据传递给无线发送模块JF24D,由无线接受模块JF24D接收到数据,传递给单片机进行运算,转化为电信号在数码管上显示,经过单片机的逻辑运算,若接收到的数据大于或者小于所设置的上下限,则给一个低电平信号,导通继电器,使蜂鸣器报警。
温湿度采集
蜂鸣器报警
51单片机
JF24D
图1.2系统方案二流程图
此方案结构变得简单,减少了系统的体积,提高了系统的稳定性,但JF24D价格比较贵,而且消耗大,使用电路较为复杂,占用资源比较多,不建议使用。
用数码管显示,虽然简单但是局限性比较多,也不打算使用。
方案三:
系统的控制器依旧采用51单片机系列作为主要的控制芯片,传感器采用一体化变换器模块DHT11,无线收发模块采用一对NRF24L01,显示模块改用1602液晶显示屏,报警模块采用9102三极管驱动蜂鸣器,设计流程如图1.3所示。
DHT11传感器采用一体化变换器模块,通过总线通信协议,将数据读入CPU进行处理,然后按照总线时序将数据读出,传递给单片机,单片机将电信号转化为数字信号,传递给无线发送模式NRF24L01,由另外一个无线接受模式NRF24L01收到数据,将信号传递给单片机,单片机经过运算,将数字信号转化为电信号,在1602液晶显示屏上显示出来,若显示的数据超过经过按键设置的温湿度上下限,则单片机给继电器一个低电平,导通链接9102三极管蜂鸣器和二极管的继电器,进行声光报警。
1602显示
5
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