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基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现 分类号UDCTN9140047密级公珏编号!Q2里窆鱼!Q!墨22!江，馨大擎硕士学位论文基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现Design andimplementationof temperaturecontrol andremotetransmission systembased onsingle chip microputer申请学位级别工猩亟专业名称皇壬皇通焦论文提交日期至Q!垒生】至旦论文答辩B期2Q】垒生!至旦学位授予单位和B期江菱太堂至Q!垒生】至旦答辩委员会主席评阅人万方数据f哪0丽。 至Z兰璺璺垒兰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密口。 学位论文作者签名瞿玉签字日期力件年f2月2午日导师签名别【签字日期砂停年12月三4日万方数据独创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。 除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 ，万方数据江苏大学工程硕士学位论文摘要随着科技进步，工业厂房、农业温室、仓库和智能建筑等领域对温度的要求越来越严苛，对温度监控需求也越来越高，特别是在某些环境恶劣的工业环境和户外环境中，通过传统的检测难度大，且无法远程传输数据以便进行实时监测。 本研究针对这些问题，在对STC89C52单片机、温湿度传感器、TC35i模块功能研究基础上，应用VB程序开发出集群计算机房环境信息检测系统，改变传统温度检测的方法和思路，利用本系统数据信息检测、传输的优势，解决集群计算机房的远程实时温度监测问题，为管理人员提供可靠的温度监测数据。 本论文研究设计使用温湿度传感器DHTl1，对计算集群计算机房的环境温度等信息进行多点、实时采集，通过单片机串口和TC35i模块串口之间的通信，把从单片机读取的数据，传输到接有短信猫模块的上位机中，最后将采集的数据存储到数据库中，以供查询，同时，可还以将监测点的信息数据，发送到指定的用户手机上，实现实时远程监控集群计算机房的环境温度。 本文首先对当前国内外温度监控检测的现状与发展趋势进行调研，在结合集群计算机房温度实际检测需求的基础上，有针对性地进行方案论证，并选择合适的实现路线进行相应的研究；从理论上明确实验依据，遵循各个硬件模块的工作原理及主要芯片的技术参数，采用模块化设计，按设计需求设计外围工作电路，对系统的各组成模块进行集成。 然后，根据实验方案调整系统的软件编程思路，对相应的程序进行说明并论述相应的编程技巧。 为实现集群计算机房中环境温度的高精度测量，我们对软件进行了一些技术处理，论文中对此也进行了相应的介绍。 论文还介绍了系统的电路设计仿真和软件设计及调试，并对其中遇到的问题和所采用的解决办法进行了相应的说明。 本论文中设计的环境温度监测控制系统在测试过程中，能有效地完成机房的环境温度监测，实现实时无线传输，达到了预期目的。 关键词单片机传感器温度监控软件设计万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现ABSTRACTWith theadvance ofscience andtechnology,there isan urgentrequirement oftemperaturemeasurementand controlin industrialbuildings，agriculturalgreenhouses andintelligentbuildings，especially insome abominablyindustrial environmentand harshoutdoor environmentTo solvethese problems，we carriedout thisresearch，making useof remotetransmission andreceivingmodule，bing oftemperature detectingand controlsystemWith thenewtechnology,the workis significantto increasethe automationlevel of the temperaturedetectionpared tothe traditionalway oftesting temperature，besides，the reliabilityof detectdata andtheefficiency ofdata processare improvedIn orderto achievea constanttemperaturemonitoring，we usedDHTl1temperature sensortoprovide thereal timemulti-loops temperature data inthis designTC35i wasused toperformmunication betweensinglechipmicroputerand GSMmodemfor itslow powerandantimuti-path declineability,temperaturedataCan betransferredthrough GSMmode toreceivingend andCanbe displayedby PCIn thispaper,we investigatethe actualityand thedeveloping trendofthe wirelessmonitoringof thetemperature bothin chinaandabroad，the researchresults informationenables USto targetourproject protocoland putforward thestudydirection implementationroadmap of the subjectBased onthe workflowofthe designsystem，we analyzedthe functionsof temperaturemeasurementunit，wireless transformationunit andalert unit，which provideexperimental basisformodularized everysubsystem designand systemintegrationOn thereservation oforiginalthoughtofthesystem software，we adjustedthe softwarearchitecture andprogrammingthoughtsaording tothe experimentresultsIn orderto achievehigh-precisionmeasurement，thesoftware systemin anycondition wassimulated preciselyThe articlehas detaileddescription ofeachhardware moduleworks inthe schematic，as wellas themain chipused inthe technicalparametersand theextemal circuitworks，thedesignexecution anddebugging process，theproblemsolving processand thefinal solutionsMeanwhile，the measurementcircuit anditsbasic principle，briefexplanation ofthe programare allpresented inthe paperKeywordsSingle chipmicroputer Sensortemperature monitoringSoftwaredesignII万方数据江苏大学工程硕士学位论文目录1引言?12方案论证与选择?521系统可选方案与实际选择?522系统总方案的选择?83下位机详细设计?一931开发工具及器件的选择?1032短消息SMS开发与AT指令测试?1633下位机设计与实现?1834下位机实物图?304上位机详细设计?3141平台选择?3142上位机设计与实现?j?3243上位机实物图?435系统测试?4451运行环境?4452测试及操作过程?446测试结果?48总结?50致谢?5l参考文献?52攻读硕士期间取得成果?55III万方数据江苏大学工程硕士学位论文1引言11选题的目的和意义随着电子科技的高速发展，数据采集和检测系统得到了广泛的应用C1-4。 现如今人们对于环境问题的关注度越来越高，无线检测网络5的出现为随机性的研究提供大量可供参考的数据，无线通信监测温度数据的应用已经渗透到生产、生活的各个方面。 而温度是重要的工业参数之一，传统上温度的测量一般在现场进行，但在某些领域需要进行温度的无线检测6-101。 由于大多产品、温室大棚等对温度等信息数据有了严格的精确的要求，温度等信息数据的测量的实时性准确性也受到重视。 在有些恶劣环境下，不大可能让测量人员长时间滞留观测设备能否正常工作，因此，这种情况下通过无线网络对温度等信息数据进行采集的方式既经济又高效，足以满足工业、农业生产的要求【l。 有些实际的生产生活例如食品加工、武器储存、冷链物流等等对温度的要求非常严格，如果温度超出要求的范围，将产生不必要的损失和严重影响【12。 31。 测量不满足要求，特别是在某些环境恶劣的工业环境和户外环境中，通过传统方式检测测量难度大。 一般传统的温度检测装置价格都比较贵，且设备体积很大，如果是出现在供电较为困难或环境恶劣的地方，则不容易部署。 即使在能够满足这些条件的地方部署完成，也不容易按照需求改变部署布局，导致现场安装测试会有额外的巨额成本压力，使得系统重复使用率较低。 这种情况对于单一的温度传感器来说，定点实时无线温控系统，其成本高，且专一度高，不容易通用；如果使用多点温控系统，则会由于其参数较多，单一调控方式就更无法控制降低成本和测控灵活的灵活性，因此当有多个信息参数检测并且进行远程调控的时候，必须考虑到通用性、成本等问题。 无线传输的温控系统在这些方面则具有巨大优势，因而成为目前研究热点问题【14。 现在社会温度检测己被广泛的应用在工业生产的过程、农业(例如大棚等)温室、仓库及冷链物流、智能的现代化建筑等多个领域。 社会的高速发展、人们生活水平日渐提高，使得小型的灵敏温度检测系统出现在现代化生活中，并且在智能的温湿大棚及智能化办公大厦等环境中有着非常广阔的发展前景。 传统的温度传感系统需要复杂的调节信号电路，由于条件限制，不能保证精确的测量度。 在电子科技快速发展的今天，数字智能化的无线传感器开始在多个领域例如微电子、无线通信等得到广泛的应用与发展，与之相应的，计算机技术的普及发展使得无线温度监测系统在多个领域有万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现着广泛的应用【”。 无线检测系统打破了地域限制，可以将系统中的检测地点和控制中心分开，独立于不同地域，利用无线传输进行传递和连接信息【16】。 无线传输采用多元信息通道，能够把信息传输、物理量检测、系统管理等进行一体化集成，能够实现点网式信息传输，改变点点单一的信息传输检测模式，能够为使用者提供更为高效、全面和快捷的服务，实现信息的快速实时检测与传输，更高效地为工业农业生产和不同社会需求提供服务，研发一种精确度高、实时性好、能监控多种环境变化的监测系统就很有必要。 基于STC89C52单片机、数字温湿度传感器DHTl1等，TC35i模块以及VB上位机程序开发的远程集群计算机房温度等数据信息的检测系统，它的结构比较简单、稳定可靠性能高、而且超低的成本等特点，可以广泛的应用于大棚、温室、集群计算机房及物资仓库等的温度等信息检测。 本论文给出了基于STC89C52单片机、温湿度数字传感器DHTl1及光照强度传感器、TC35i模块以及VB上位机程序开发的远程机房环境温度信息检测系统的整体设计，并且分析了整个项目的硬件基础和软件基础，用来解决在实际温度数据信息检测中例如高性能计算集群机房的温度信息数据采集过程中遇到的一些困难、难题作为目标，采用GSM模块做为数据传输模块，利用它的安全可靠能够进行远距离传输的优点，改变了传统温度等信息数据检测的方法和思路，用新的技术、低成本预算来提高科学检测水平，为集群计算机房的温度等数据信息的检测提供可靠的科学的检测数据，同时大幅度降低了人力、物力，资金的使用也相对缩减。 12国内外发展现状无线通信指的是采用电磁波进行信息传递的一种通信方式。 马可尼在1897年使用的800K赫兹的中波段信号测试从英国到北美的纽芬兰的无线电报的通信试验，这是世界上的首次实现横跨大西洋的无线通信实验，人类无线通信走进了一个崭新的时代。 上世纪70年代无线检测网络技术的诞生，传感器网络的最开始的形式是将传统的传感器采用点对点传输的方式连接在一起构成的网络，伴随着科技及与之相关的学科高速发展进步，出现了具备可以自动采集数据又可以综合处理多种信息能力的新的传感器网络，这些发展都是有线传输的方式，由于它本身的局限性使得传感器的发展空间不会太大。 现在的发展状况是新型温度传感器已经朝向智能化的方向发展。 传感器技术是从上个世纪九十年代末才开始由有线跨入到无线，传感器的无线时2万方数据江苏大学工程硕士学位论文代来临了，从此开始正式研究无线传感器。 大量的有通信功能的无线传感器节点组成了无线检测系统，它的主要功能是可以自动感知环境信息并采集所需数据信息，然后处理能够被检测到的数据信息，通过多跳通信的方式传输数据。 由于市场应用价值巨大，前景可观，许多国家的工业、农业、军事上都在开始重视无线传感器的网络的价值，并推动无线检测系统的快速发展。 例如军事上现在使用的无人机侦查，学校应用的遥控机器人及其他模型，在生活中使用的监控，防盗报警、煤气泄漏报警、遥控灯、智能家居【17。 19】等，由于环境等因素使用无线会更方便快捷，环保节约。 智能传感器迅速发展起来，它具有如下的几个功能 (1)自补偿能力， (2)自校准功能， (3)自诊断功能， (4)数值处理功能， (5)双向通信功能， (6)信息存储和记忆功能， (7)数字量输出的功能20之31。 智能传感器具备了上述功能，使得它有了精度、分辨力高，稳定可靠等的特点。 智能传感器的优点是能够把数据直接转变为信息存储起来，可以在本地使用这些数据信息，也可以将这些信息传输给系统的其余模块，这些优点都是传统的常规的传感器无法做到的241。 国外从上世纪70年代已经研制出温度检测系统，尤其是一些欧美发达国家，例如荷兰、美国等已经开始采用模拟式组合仪表来记录和检测现场的温度信息。 到了80年代开始出现基于工控机和PLC的分布式检测系统，随着微型计算机的普及，工控机由于高成本而逐渐被淘汰。 到了90年代初，随着科技的进步和发展以及生产实践的需求，总线技术的检测系统开始发展起来，由计算机控制的信息数据采集系统也得到开发研制。 葡萄牙人Metrolho，JC等在1999年建立了基于CAN总线以及PC机等组建的典型温度监测系统251。 目前，温度检测控制系统技术在世界各国都有了飞速的发展，全球基本上已经实现了半自动化温度检测技术，有些国家在此基础上开始向完全自主自动化以及无人化温度检测技术的方向上飞速发展。 上世纪九十年代，数字温度传感器即智能温度传感器出现，它集合了微电子、计算机及自动检测三大技术。 到目前为止，已经有多种数字温度传感器相继研制开发出，并投入使用到生产生活中。 数字温度传感器由温度传感器、AD传感器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路等部分组成【26l。 有些产品还包含多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。 新的智能温度传感器数字式温湿度传感器是可以把检测到的温度等数据转换成数据采集设备能够直接读取的仪器，现在，数字温度传感器被广泛的应用到温度信息数据的测量控制当中。 更多的新型的智能温度传感器也在不断增强其检测功能。 例如，DSl629型单线智能温度传感器增加了实时万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现日历时钟(RTc)，可以知道具体时间，使其功能更加完善。 DSl624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息26I。 现在，智能温度传感器的开始从单通道向多通道发展，总线技术标准规范化。 传统的人工检测温度等数据的方法效率低，误差大，有很大的随机性，这就需要更方便精准的设施，促进了温度等信息数据检测向智能化快速发展。 我国开始开发研究温度检测技术的时间较晚，国外在上世纪七十年代就已经开始研究，我国是开始在八十年代。 我国的技术人员仔细研究了一些国家相关的温度检测技术，在此基础上掌握了关于室内微机温度监控的技术，这项技术仅仅适用于单因子的环境温度控制。 近年来，我国关于温度检测系统技术在计算机上的应用，已经由简单阶段向更高一层次的综合性实用化的阶段发展过度。 从技术上看，单片机大量的出现在温度检测系统中，但大多都是单个参数的控制系统，就目前来说我国还没有研制出严格意义上的多参数检测和控制的综合性系统。 由于起步晚，我国的技术跟一些国家相比会有一定的差距，还没有达到能够摆脱自然界的制约，能在人工环境连续作业的程度，实际生产应用中也有很多困扰我们的问题，比如说生产分散规模小经济效益低，配套的设备低，环境温度检测的技术水平较低，不可以共享软硬件的资源设施和可靠性能差等等缺点。 文献27提出了无线传感器在智能家居系统中实现对家庭环境的检测和控制，并组建了家庭无线网络，对家庭环境、温度等随时进行检测。 文献28借助天山北坡典型流域积雪一冻土水热耦合中融水产汇流机制作为研究依据，提出实时监测积雪数据的一种利用单片机及无线通信技术进行检测的系统装置，结合实验室现有的传感器的种类，以风速、风向、太阳短波辐射、土壤温度、土壤湿度等指标作为本系统数据采集的主要对象。 在文献29中Smriti Bastand AnilV运用无线检测技术对喜马拉雅山脉的季节性的积雪进行监测与深入研究。 文献6中设计了一种单片机数据接收处理的温度数据采集发送的系统，利用单片机接收温度数据，并通过串行口将采集到的数据发送到计算机，计算机即对这些数据进行处理并显示结果。 文献3031提出一种以NRF24L0132。 3作为芯片的短距离的无线数据传输系统的设计方法。 文献34提到了在21世纪初期，监测系统的软、硬件都得到了大幅度的改善和提高，单片机的使用也使得检测数据传输及检测速度得到了提升。 传感器是21世纪最重要的新兴技术之一351，无线传感器检测系统与传统的检测系统以及移动自组网络361相比较，无线传感器系统主要感知范围扩大、容错性能提高、测量的准确性提高、成本降低等优势4万方数据江苏大学工程硕士学位论文37-38，传感器的节点应当具有一定的计算、储存的能力【391，能够针对环境变换进行协同监控，还要考虑信息管理，从而进行综合分析401。 文献41提到要求较高的公安、交通、水利、司法、铁路民航等部门所使用的指挥交通的通信工具，一般都兼具手动报警功能。 13方案设计的可取性实际的温度检测过程中都要求检测系统能够具有稳定可靠性、实时性、低功耗。 这就要求我们在选取系统的模块时要抓住高精度低成本，稳定可靠，而且能够实现实时检测的这些特点，本系统在数据信息的检测部分，利用STC89C52单片机作为核心，这是一款最高效的，与DHTl1温湿度传感器和BHl750光强度传感器的引脚连接，来读取数据信息，并将其存储到EEPROM中，然后通过单片机串口和TC35i模块串口之间的通信，把从单片机读取的数据信息，传输到接有短信猫模块的上位机中，最后将采集的数据信息存储到数据库中，以供查询。 同时，可还以将检测点的信息数据，发送到指定的用户手机上，方便用户及时的了解集群计算机房环境的变化，做出相应的处理，从而有力的保护集群。 为此，设计实现一种价格低廉、操作简单的便携式集群计算机房环境检测装置，应用物联网技术与人工智能技术，配套设计一种多用户共用的系统，对集群计算机环境进行实时检测具有重要意义。 2方案论证与选择集群计算机房的温度检测系统采用STC89C52单片机作为核心控制芯片。 单片机在电子控制领域的迅猛发展，与单片机应用系统自身特性密切相关 (1)单片机系统相比较模拟电路可靠性更高； (2)系统设计简单易行，结构简洁，系统控制可实现多重性； (3)由于构成单片机的系统是计算机系统，因此可以应用相应的编程软件实现所需功能，而且应用的性价比高。 因此系统在设计时，每一个环节都必须可靠，例如，选择元件时要使用可靠性高的，电路板要合理的布线接地，电源、数据通道抗干扰等等。 系统的硬件设计要易于操作，可以采用操作简化或者内置，便于推广应用。 21系统可选方案与实际选择万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现211温度采集方案选择一传感器作为检测装置的一种，不仅可以感受被测信息，而且能把感知的信息存储记录传输显示出来，它能够完成自动检测控制环节，是信息技术产业的前沿、尖端产品，而温度传感器更是被广泛应用在温室大棚、工业生产制造、科研电子产品以及生活领域等，应用数量排在其他各种传感器之首。 无线检测系统的设计重点包括了温度的采集模块，温度采集模块的好坏直接决定整个系统对于我们所要检测的集群计算机房的温度变化产生的反应速度，采集数据信息的准确度以及精确度等指标性能。 方案一利用数字温度传感器DSl8820【4344作为温度采集模块，DSl8820具有连接简单、采集速度快、精度高等特点。 它采用单线总线与单片机相连，这允许在许多不同地方放置温度传感器。 它可在1秒内把温度变换为数字，采集速度较快能及时f，反应温度的变化。 最高12位温度读数，精度可达到00625摄氏度，温度采集范围一55125摄氏度，在很多场合下都能使用，并且价格低，很容易买到。 方案二利用模拟传感器作为温度采集模块。 模拟传感器能够及时反映温度的变化，但是由于精确度较低，并且还要使用AD转换器，这样增加了成本和控制的难度。 方案三采用DHTl l数字式温湿度传感器。 DHTl1是智能温度传感器，精度高，分辨性高，稳定可靠，校准精确，品质好性价比高，而且串口单线制，集成系统简易快捷。 下位机系统应当能够根据环境信息的变化作出精准的数据采集，能够及时、实时地发现集群计算机房的环境温度等信息数据的各种变化。 本系统是采用的DHTl1数字式温湿度传感器，BHl750FVI光强度传感器等常用的数据信息检测传感器，控制简单方便操作，稳定可靠，具有很强的抗干扰能力。 此外，由于温湿度等信息都是变化比较慢的信号，因此，可以给系统加上定时器设备来设定一定时间的方法来进行信息数据采集。 212主控芯片方案选择作为一种集成的电路芯片的单片机即微型控制器是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。 其控制功能强，有优异的性能价格比，有很高的可靠性451。 方案一主控芯片使用TI公司生产研制的MSP430F149系列单片机。 这款单片机是低功耗、高性能的16位的单片机，功能非常强大，具有12位ADC的内置高速。 缺点较多，价格太昂贵，封装是TPFQ的贴片，要PCB制板，使得焊接麻烦，成本6万方数据江苏大学工程硕士学位论文和开发周期都大大增加。 方案二主控芯片采用宏晶科技有限公司研发的STCl2C5A60S2增强型的51单片机。 这款芯片具有SPI总线接口和内置ADC，它的优点是时钟频率高，无需分频即可达到1MPS，价格也比较低。 方案三主控芯片采用STC公司生产的传统的STC89C52单片机。 这款芯片的优点是高性能低功耗的CMOS8位的微控制器，而且价格比较便宜，操作方便简单。 考虑到ADC不使用在集群计算机房的温度检测系统中，综合考虑芯片的性能跟实用价格，我们选择STC89C52即方案三来用作本温度检测系统的主控芯片。 213显示模块方案选择集群计算机房的温度检测系统中，传感器将感知到的温度传回后需要显示出来，有以下几个方案可供选择方案一使用液晶LCDl602显示温度信息，这一款轻巧纤薄，微功耗，可以显示丰富的内容如字符数字等，在一些小的仪器仪表应用较多。 方案二选择LCDl2864液晶来显示温度信息。 这一款显示屏的接口方式灵活简单，指令操作简易，程序显示简洁，可以显示多用汉字能够完成图形，具有电压低、功耗低价格低的优点。 方案三选择LED数码管显示温度信息，这一款显示管亮度高，功耗低，成本低，容易显示控制。 本集群计算机房温度检测系统的数据的显示模块我们选择方案三。 在本系统中，需要使用短信猫来跟上位机连接，温湿度等传感器将采集到的温度等数据信息通过GSM2模块发送到短信猫中并储存，然后上位机对短信猫中SIM卡里的数据信息进行读取，上位机的界面采用了VB图形的界面开发工具进行制作，将采集到的信息数据在上位机界面的LED数码管上显示出来，并且同时将采集来的信息数据存储到数据库当中，方便做进一步的处理。 214数据传输模块方案选择无线传输技术在过去的一个世纪里经历了无线电、雷达、电视、卫星和移动电话等不同的发展和应用阶段。 无线温度传感器负责采集各监测点的温度数据，并实现向无线温度显示仪输送。 无线接收发射模块是环境温度信号检测端与信号观测端的运输纽带。 无线模块要求要对环境检测信号敏感，另外在考虑适用因素时，要把功耗及传万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现输距离等考虑进去。 所以无线模块46】必须选用能自己检测传输错误，并且功耗较小、传输距离长。 方案一数据传输模块采用CC2430芯片。 这个模块的传输总线模式是采用低速短距离的Zigbee，性能超高的内部集成以及高效低功耗的8051的微控制器核。 它的缺点Zigbee协议比较复杂，价格也相对昂贵。 方案二数据传输通信模块采用TC35i模块。 TC35i模块是一款双频9001800MHZ高集成的GSM模块，它的优点是易于集成，花费的时间与费用都比较少，可以用在远程监控及无线领域中，还能够进行远距离传输。 方案三无线收发通信模块采用NRF24L01无线射频单片进行通信。 这是新型的功耗低的无线电通信模块，传输距离有几百上千米，通信模式的电路采用SPI总线简单易操作，价格相比较便宜。 考虑到集群计算机房的环境因素以及系统程序的复杂性程度，本系统的数据传输模块我们选择方案二。 上位机作为监控中心，在收到下位机采集来的信息数据后，就能够从数据库中调取一条指定的信息采集数据，并及时的发送到指定用户的手机上，让用户方便及时的了解采集到的温度等信息数据，因此这个系统的数据传输通信模块我们采用了TC35i模块。 215上位机通信方案选择方案一采用。 MAX232串口通信芯片。 具有电路简单、编程容易等特点，并且价格便宜，容易买到。 方案二采用USB通信。 采用这个方案技术难度较大，编程也困难。 方案三本系统的下位机将采集的温湿度、光照数据等，通过RS232串口线发送到GSM模块中，利用GSM网络，将采集的数据发送到上位机。 为了保证数据正确的进行传输，需要对串口进行一定的设置，主要是比特率、定时器、和相关中断的设置。 综上所述，总体方案是控制核心部分采用了通用的STC89C52芯片，数字式温湿度传感器DHTl1，本地显示采用LED数码管显示，数据传输通信模块采用TC35i模块，采用RS一232串口方式与上位计算机通信。 22系统总方案的选择其系统结构，如图21所示万方数据江苏大学工程硕士学位论文舀-譬上位机iL一图21系统整体框图系统的信息数据采集模块将采集到的温度等信息数据存储到单片机中。 图21中的单片机与RS232串口线外接，可以将信息数据从单片机中取出，传送给GSM2模块，GSM2模块通过GSM网把温湿度等传感器采集的信息数据发送出去，利用短信猫用来接收采集到的信息数据。 终端处理模块主要有两种功能实现一是负责将接收到的数据显示到屏幕上，并将处理后的结果存放到数据库中，以供查询；二是将采集的数据从数据库取出，发送给用户，方便用户实时的了解集群计算机房的环境状况，以便能够及时作出相应的处理。 温度检测系统的发送端由单片机STC89C52，数字式温湿度传感器DHTl1，GSM模块，数码管显示模块组成。 它的接收端由短信猫、数据库PC机组成。 万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现3下位机详细设计集群计算机房的温度等信息数据采集系统的设计中，下位机模块包括了单片机STC89C52，数字温湿度传感器，GSM模块等。 其中，单片机是主控核心模块，它是整个系统能够运行的核心部分，利用各个口来控制其他模块的运行，实现整个系统的运行功能。 31开发工具及器件的选择 (1)编程工具的选择gVision4是一款功能比较全的代码器，整合了编译、汇编、连接等全套工具，包括C编译器(piler)，宏编译器(Inacro)，代码链接器(LinkerLocator)，和HEX文件生成器等构件。 gVision4软件很大程度的帮助开发下位机系统，有利于程序员快速的开发程序。 (2)单片机的选择现代社会中，尽管PC机已经有了相当普遍的应用，但是现在越来越多的应用在注重轻薄小巧的自动化控制器、家用电器、医用设备、工业控制、仪器仪表等领域中，PC机还是有不能适宜的方面。 而家用电器、工业控制、自动控制仪器仪表等产品的市场广阔，这就要求PC机的技术能够与之相匹配，在这种前提下单片机技术快速发展起来。 单片机就是把微型计算机的中央处理器、内存储器和输入输出(IO)设备的多个分体中的功能由一个集成电路芯片实现完成，这种芯片具有一个微型计算机的基本功能，像这种的超大规模的集成电路芯片就称为单片微型计算机，即单片机471。 现在我们所使用的每件电子产品中几乎都含有单片机，单片机的特点具有以下几占，、”容易扩展。 集成电路芯片的容量一般都较小，比如8位单片机的ROM低于 8、16字节，RAM小于256字节，这主要是受限于单片机的集成度。 当然，为解决这个问题可以使用外部扩展，一般ROM和RAM分别都可以扩展到64k字节可靠性高。 单片机可无故障工作106107小时，单片机芯片本身就是按照工业测控的环境要求来设计的。 它的抗干扰能力比一般通用的CPU要好得多，环境适应能力很强，正在执行的指令保存在指令寄存器中不易被破坏掉，新型芯片中，一般万方数据江苏大学工程硕士学位论文每个芯片都存在多个信号通道，因此可靠性能高。 控制功能强。 尽管设计稍嫌复杂，但单片机的控制功能相对来说非常强。 一般在工业控制上，单片机中的指令系统包含了相当数量的条件转移指令，IO输入输出逻辑操作，以及位处理的功能。 正因为其控制能力强，单片机在逻辑控制方面高于同档次的微型处理器，且运行速度也比更高。 单片机的处理性功能强，速度超快。 单片机通用性好，一般没有内置的通用管理软件，需要用户自主设计和调试应用程序，然后集成到单片机内，以以实现相应的功能设计需求。 当然，为了便于设计应用，近年来也出现了一些内置了固化的basic程序的芯片4引。 单片机还具备了低电压、低功耗的特性，具有计算机的主要部件包括中央处理器(CPU)、内存(memory)和内部与外部的总线控制系统(bus system)，大部分还会具有外存，同时集成诸如通讯接口munication interface，定时器timer，实时时钟(RTC)等，单片机系统集成度越来越高，性能强大的甚至在一块芯片上集成了声音、图像、网络以及复杂的IO系统，拥有32位IO口，全部外扩，可以方便与传感器引脚相连接，便于生产便携式产品。 集群机房的温度检测系统设计中采用了STC89C52单片机作为控制核心，STC89C52单片机虽然是使用经典的MCS51内核，由于做了很多次的改进使得STC89C52单片机具有的EEPROM空间等是传统的51单片机不具备的一些功能特性，具有可编程的8k字节flash存储器可以多次进行程序的下载及擦除，其工作电压低为55V33V，功耗小，是一种os8位高性能微处理器。 器件采用MCS一51内核，但研发生产中改进后，使芯片使用时更为灵活，为嵌入式控制系统提供比传统51单片机更为有效的解决方案；输出管脚与标准51单片机兼容，指令集也与工业标准的MCS51兼容。 管脚如图31所示图31STC89C52管脚图(注STC89C52单片机官方技术资料)11万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现引脚中40和20脚分别用来连接电源的正负极，18和19脚分别连接晶振的两脚构成振荡电路，第9脚用于连接复位电路，第10和11脚分别作为串行通信的输入输出端。 STC89C52具有4组8位的可编程IO口，分别是P 0、P 1、P 2、P3口，每个口有8位(8根引脚)，共32根。 r由STC89C52组成系统的控制核心，主要分为三部分单片机、晶振和复位电路。 I晶振电路晶体振荡器，简称晶振电路，它是单片机数字电路中非常重要的时序逻辑电路。 一般所说的CPU主频，其实就相当于单片机的晶振，它体现的是处理的速度，即指令执行的快慢，数据访问快慢等。 数字电路运行是按照晶振节拍进行，没有晶振j也就无法处理任何数据。 本集群机房的温度检测系统的晶振电路由22tF电容和110952MHz晶体振荡器构成，分别接入XTALl和XTAL2引脚。 如图32所示。 II复位电路图32晶振电路单片机的工作都是从初始状态开始的，启动时需要复位，因此，复位电路的作用就是将电路恢复到起始状态。 一般单片机的复位方式有两种手动复位和上电复位，上电复位又可细分为通电复位或根据程序运行的自动复位。 在设计具体电路中，需要根据不同要求进行设计复位电路。 这个系统中由一个轻触开关S 2、一个22uF的电容C 1、200Q电阻R1和1K Q电阻R2组成复位电路，VCC通上电时，C1充电，在R2上就会出现电压，这会使单片机启动运行进行复位，复位后几毫秒，C1充满，此时电阻R2上的电流I降为0，并且电压U也为0，这个时候的单片机启动运行，进入到工作状态。 如果想要单片机复12万方数据江苏大学工程硕士学位论文位，只要按下S2，C1放电，S2松开，C1又充电，R2出现电压，这样单片机又会复位。 单片机再过几毫秒后又进入了工作状态。 如图33所示。 誊每?!莪一鞋蔫-l釜囊耘翮。 爿1蔓i|i毯ihl!一搦专等d。 囊i如上a。 曼童二I卜l=11土l土k一。 i lE卜丰矗li醢雕篷剁，t一卜誊二嘲辜学瓣。 卜r1|；_美赫l=l|=|h-_!j二三li三Lo匕童_|_墨jL，二i乳b4。 袅孬享幂薯瓣j缸-jl，嗣薰鞲r卜0-=l手!l、”叫一itIlIl。 ljb鲢一tt。 卜o i_卜-。 L1j上王。 二量蔓重蠹捌荨溪簿整磺糍图33复位电路 (3)串口通信设计在本温度检测系统中，TTLEIA双向电平转换系统采用的是美信公司(MAxM)生产的MAX232芯片。 温度数据由单片机采集完成后，利用RXD和TXD接口，将单片机与RS232串口连接，以便完成数据及指令的接受和发送。 但在使用过程中，由于单片机TTL电平与RS232电平标准不一样，电平不能直接兼容，因此本系统使用MAX232进行通信电平转换。 MAX232只需电压为+5V的单一电源供电，供电电流小，能耗低，且集成度高，使用方便，是一款专为RS232标准串臼研发的用于电平转换的芯片。 本温度检测系统连接引脚采用简单一种方式，与STC89C52连接图参见图34。 MAX232引脚接入STC89C52的串行输入引脚P31TXD；R1OUT引脚接入STC89C52串行输入P30RXD；然后MAX232的T2OUT引脚连接到RS232的引脚2；R2IN与RS232的引脚3。 MAX232需外接104电容，电容是电源变换过程中的储能电容，起升压作用。 如图212中的C 4、C 5、C 6、C 7、C8。 串口通过USB转串口线与PC机相连。 串口通信的工作参数为波特率9600；数据位是8位；停止位是1位；没有校验位。 万方数据基于单片机控制的温度传感器的远程传输模块的设计与实现图34串口通信连接图 (4)温湿度传感器选择DHTll数字温湿度传感器是一单线制的串行接口，与STC89C52单片机相连接，使系统集成变得简单方便。 测量范围在2090RH(050。 C)、测湿精度(-4-5RH)、测温精度(士2)DHTll温湿度传感器集成了温度传感器、湿度传感器，集成度更高，使用方便成本较低491。 这一款温湿度复合传感器是含有己校准数字信号输出的，校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，DHTIl传感器采用了专用的数字模块采集技术及温湿度传感技术，由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，具有较高的稳定可靠性，响应超快，很强的抗干扰能力，体积超小，功耗低，信号传输距离能够达到20米以上等优点。 适用的领域较为广泛，空调电器、数据记录器、自动控制等，产品如图35所示DHT11图35DHTll传感器 (5)光强度传感器选择数字光强度检测模块GY30，采用ROHM原装BHl750FVI芯片。 是一种符合IIC总线接口的数字型光强度传感器集成电路。 这种集成电路可以精确的来收集光线强度数据，利用他的高分辨率可以探测到11x655351x范围的光强度变化【501。 这款光强度传感器的优点是支持12C总线接口，如果主机采用如80C 51、AT89C2051等不带12C总线接口的单片机，可以利用软件实现12C总线的数据传