无线湿温度监测系统的设计开题报告

精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 1 / 6 无线湿温度监测系统的设计开题报告 精品源自：毕业论文范文 摘 要 : 针对现实中更为便捷的监测湿温度的要求，下位机以无线收发模块 基础，配合 51 单片机和湿温度传感器设计出了监测系统的硬件电路；上位机用 开发，可以实现对监测结果的动态曲线显示，储存，打印。该设计可移植性好，在仓库系统、电力系统、档案资料库、烟草和食品加工行业具有广泛的应用前景。 关键词：无线通信；湿温度监测；单片机；串口通信； 1 引 言 随着经济发展，各行各业需要监测湿温度的场合越来越多。现 有的湿温度监测系统多是采用有线传输，不仅要敷设大量的电缆，而且电源线，控制线，信号线混在一起，可能会出现相互之间的干扰。尤其是当监测点过多时，布线复杂，有线传输的问题会更严重。因此需要建立一套稳定可靠，管理科学，高效率的湿温度监测系统。本文介绍的无线湿温度监测系统，改进和克服了有线的上述缺点。改变温湿度测量点位置和增加或减少测量点数目都非常方便。 2 方案设计 系统框图 整个系统可由多个无线传感器节点和一个中心节点组成。其中，无线传感器节点分布在需要测量的现场 ,由湿度传感器和温度传感器完成 对周围环境湿温度数据采集，送至单片机进行处理并在液晶模块显示，然后通过无线发射模块将数据发送出去。监测中心节点负责接收传感器节精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 2 / 6 点的数据，由单片机处理后通过 口传至 ，进行图像的绘制，数据的处理和储存。当湿温度超过预设阀值时，中心节点处蜂鸣器进行报警提示。 技术指标 温度测试范围： 125 测试精度： 湿度测试范围： 10%H 测试精度： 1%线传输范围：开阔地 80m 左右。 3 系统组成模块 无线发射接收模块 系统通过无线收发模 块传输现场采集的数据，系统所处环境较恶劣，对数据传输的可靠性要求较高。综合考虑以上因素，采用以 核心芯片的无线数传模块。 单片无线收发一体的芯片。模块工作电压为 ，内置天线；采用全球开放 段，免许可证使用；采用高效 制最高传输速率达到 1s，抗干扰能力强；有 125 个频道，可满足多频及跳频需要；内置硬件 错，支持点对多点通信地址控制。 模块可以通过软件设置地址，只有收到本机地址时才会输出数据，可直接连接各种 件编程非常方便 。 通过软件设置 40 地址，适合点对多点的数据传输； 检错硬件电路和协议，提高了系统的可靠性，且不再需要用软件对传输数据进行差错控制编码，简化了软件编程。 功率加强型产品，传输距离更远(开阔地约 300内约 50 突出的特点是具有一种 发模式 )的通信模精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 3 / 6 式。 用芯片内部的先入先出堆栈区，数据可以从低速微控制器送入，高速 (1 Mb/s)发射出去，字头和校验码由硬件自动添加和去除。其优点是功耗低，抗干扰能力强。 温度测量模块 温度传感器采用采用 司的单总线数字温度传感器 片内部集 成 了 温 度 传 感 器 和 模 数 转 换 器 。 其 测 温 范 围 为25 ，测量的温度值可编程为 9、 10、 11 和 12 位数字表示，相应温度分辨力分别为 、 、 和 。用户可设定温度超标报警的上、下限值。 一线通信接口，必须先完成 定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下命令之一： 1） 读 2） 配，3）搜索 4)跳过 5)报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的 64 位光刻 列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时总线也可以知道总线上挂有多少，什么样的设备。 湿度测量模块 湿度传感器采用 司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。 量湿度采用将 于 555 振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。 555 芯片外接电阻 成对 充电回路。 7 端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对 放电回路，并将引脚 2， 6 端相连引入到片内比较器，构精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 4 / 6 成一个多谐波振荡器，其中， 对于 须非常的小，但决不能低于一个最小值。 防止短路的保护电阻。 为一个变化的电容器，连接 2 和 6 引脚。引脚作为 短路引脚。 等效电容通过 电达到上限电压（近似于 间记为 这时 555 的引脚 3 由高电平变为低电平，然后通过 始放电，由于 7 引脚内部短路接地，所以只放电到触发界线（近似于 间记为 这时 555 芯片的引脚 3 变为高电平。通过不同的两个电阻 行传感器的不停充放电，产生方波输出。 由此可以看出，空气相对湿度与555 芯片输出频率存在一定线性关系。给出典型频率湿度关系（参考点： 25 ，相对湿度： 55%，输出频率： 可以通过微处理器采集 555 芯片的频率，然 后查表即可得出相对湿度值。为了更好提高测量精度，也可采用下位机负责采集频率，将频率值送入上位机进行分段处理的方法。 4 与数据处理 采用 开发上位机软件。 具有面向对象的设计方法、友好的用户界面、实时型强等优点，还具有强大数据处理和图形处理功能，因此非常适用于开发通信系统控制软件。在采用 发过程中，为实现远程通信，设计中采用 件。该控件屏蔽了通信过程中的底层操作，应用时只需要监控 件的属性和事件 ， 便 可 以 通 过 单 片 机 实 现 串 行 异 步 通精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 5 / 6 信 。 与单片机的通信协议设定波特率为 9600，偶校验， 8 个数据位，一个停止位。 件通讯方式采用事件驱动方式。 把单片机传送过来的温湿度测量值存放在内存中，并可以利用 的时间功能，记录下测量数据的时间。 写基于对话框的应用程序，可在显示屏幕上动态曲线的形式来显示湿温度的值，还可打印和存储大量的温湿度测量值，供以后参考和分析，也是对单片机性能不足的补充。 可利用 对测量的数据进行数字滤波，提高温湿度的测量精度。也可以用最小二乘法，对测量结果进行线性化处理，进一步提 高测量的精度。 此外，在绘制动态曲线的过程，每一次从串口传来的数据都会引起窗口的重绘，如果采用直接在 绘图的方法会引起图像的闪烁现象。因此可以采用双缓存技术。双缓存技术就是把要显示的图形先在内存中绘制好，然后调用 数，把内存设备复制到显示设备上。由于这时非常规整的内存拷贝，这个过程会进行的非常快，这样就会消除重绘而引起的图像闪烁问题。 实现双缓存技术的过程如下： 1. 保证绘图过程中的所有 其继承类指向内存 里可以利用内存设备环境变量 个开源的类） 来代替设备环境变量。 2. 修改 事件将代码屏蔽，改为一句 3. 将图像背景擦除的的过程放到内存缓冲区里面去做。部分关键代码如下： 精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 6 / 6 &; / 效了，但是仍然需要在内存缓冲区中擦除背景 &; 4. 在内存中绘制图形，并把结果切换到显示 践表明，双缓存技术在绘图中有稳定良好的效果。 5 系统软件设计 本系统用 C 语言编程，软件采用模块化结构程序设计方式。总体上包括主程序模块、参数设置模块、通信模块、显示模块以及报警子模块等。最后主程序和中断处理程序将各个模块连接起来。这样使程序利于修改和调试，也增强了程序的可移植性。下位机完成对周围湿温度数据的采集、处理、显示