GTM900远程温湿度遥测系统设计

1、电气信息工程学院毕业设计扬州工业职业技术学院2013 2014学年第 一 学期毕业设计课题名称： 基于GTM900远程温湿度遥测系统的设计 设计时间： 2013.10.1 - 2013.11.30 系 部： 电子信息工程系 班 级： 姓 名： 指导教师： 总目录第一部分 任务书 第二部分 开题报告第三部分 毕业设计正文第 一 部 分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子系指导老师职称讲师学生姓名班级学号设计题目基于GTM900远程温湿度遥测系统的设计设计内容目标和要求1、 设计内容： 本毕业设计是一个关于GTM900远程温湿度遥测系统的设计，可以通过温湿度传感器检测野外的温度和湿度

2、，在液晶显示器上显示，并且，在需要时可以利用GSM网路将温度和湿度数据以短信形式向手机发送。二、设计目标： 利用所学知识设计对野外温湿度检测，并且通过GSM模块进行数据发送，能达到如下功能：1、设计用DHT21数字温度传感器检测温湿度； 2、设计用LCD1602液晶显示当前温湿度；3、设计用GTM900模块进行数据的发送，达到监控目的；三、设计要求：1、给出模块以及芯片解释2、给出硬件电路设计及各部分功能3、给出软件设计流程及重要程序的讲解4、完成实物装配与调试 5、根据本毕业设计的设计、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书 面文档 6、查阅文献不少于10篇教研室审核系部审核第 二 部 分开

3、题报告扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系14届毕业设计（论文）开题报告书（表1）学生姓名专业班级 学号题 目基于GTM900远程温湿度遥测系统的设计指导教师职称学 位题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】 本毕业设计是一个关于野外温湿度遥测系统的设计，可以通过温湿度传感器检测温度和湿度，在液晶显示器上显示，并且，在需要时可以利用GSM网络将温度和湿度以短信形式向手机发送。主要采用STC89C52单片机，数字温湿度传感器DHT21将外部所测得的的温度和湿度传给单片机，由单片机控制1602液晶显示温度和湿度。采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰

4、能力强，以及数字温湿度传感器DHT21品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。同时配用GSM网络模块，使DHT21所测得的温湿度数据发送到手机。整个系统可以完成如下功能： 1、温度测量范围为：- 40oC +80oC； 2、湿度测量范围为：0 100%RH；【相对湿度】 3、通过单片机控制1602液晶显示温度和湿度；4、 通过GSM网络通信模块，将所得温湿度数据发送至手机；要求完成整个电路的硬件电路设计及软件设计，并完成电路设计及电路组装与调试。最后给出符合规范的文档。 【前言】单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。为此，本毕业设计

5、基于单片机STC89C52的温度测量系统。这是一种低成本的利用单片机I/O口实现的温湿度检测电路, 该电路易于实现, 并且适用于几乎所有类型的单片机。温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们的生活与之息息相关。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。传统的温度计是用水银柱来显示的，其精度不高，传统的湿度计是采用湿球法显示法，复杂并且精度不高。而采用单片机控制的数字温湿度传感器，不仅控制方便，而且灵活，并且通过GSM模块将数据发送给手机，实现了单片机和GSM通信的有机结合。【方案的比较与评价】 方案一：用单片机STC89C52来控制温度传感器DS18B2

6、0测量温度数据，可以用湿敏元器件来完成湿度的检测，通过一个总的控制系统，将数据传送到一个工作平台显示出来，并且数据得到记录，但是湿敏元器件的误差比较大，并且记录数据比较困难，做一个系统并且显示，还有数据的记录，难度大。 方案二：用单片机STC89C52来控制温度传感器SHT11测量温度数据，将得到的数据用西门子公司的TC35i模块发送，但是SHT11是贴片封装，不易焊接，而且价格相当昂贵，不能满足工业需求。方案三：测量温湿度的关键是温湿度传感器，过去测量温度和湿度是分开的，现在出现了温湿度传感器。国内外多使用SHTXX系列，但是SHTXX系列存在很多不足，所以本设计采用DHT21数字温湿度传感

7、器,该传感器响应快速，抗干扰能力强，性价比高。同时采用华为公司生产的GTM900网络模块，这款GSM模块的不但集成度高，而且容易上手，很实用。综上所述：第三种方案更具有优势。【预期的效果及指标】 1、SMC1602字符型液晶屏显示温度和湿度温度；2、 测温范围 -40oC +80 oC；测湿范围为：0100%RH；3、 .通过GSM模块通信，将测得的温湿度值以短信形式发送到手机；【进度安排】2013年10月1 日 - 2013年10月10日 选题、调研、收集资料2013年10月11 日 - 2013年10月31日 方案、电路、硬件、软件设计 2013年11月01 日 - 2013年11月20日

8、 软硬件调试、写作初稿2013年11月21 日 - 2013年12月06 日 修改、定稿、打印、答辩【参考文献】1 苟鸿娅.电工技术基础.西南交通大学出版社 2011；2 廖 芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社； 3 张 伟.Protel 99SE实用教程.人民邮电出版社; 4 谭洁强.C程序设计第三版.清华大学出版社；5 刘志民.电路分析.西安电子科技大学出版社；6 郑 锋.51单片机应用系统典型模块化开发大全.中国铁道出版社 2010； 7 樊昌信.通信原理(第五版)M.国防工业出版社2001； 8 华为公司.GSM通信流程；9 陈小锋.通信新读从原理到应用.机械工业出版社.201

9、3； 10 吴弋旻,陈子聪.手机通信系统与维修.人民邮电出版社.2011；【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等） 该论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目难度适中，工作安排合理，同意开题。同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由） 指导教师签章： 2013年10 月 10 日 【系部意见】 同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明） 系（部）主任签章： 年 月 日基于GTM900远程温湿度遥测系统的设计摘要:本课题设计的是一种基于GSM模块利用单片机来检测空气温湿度智能监测系统，实现了对环境温度和湿度的实时检测，使我们可

10、以实时了解野外的温湿度情况。本文采用STC89C52单片机为控制核心，由DHT21温湿度传感器及1602字符型液晶屏模块构成温湿度的采集和实时显示系统，并且通过设置上下限，进行超值报警，用GSM模块将数据发送至检测手机，实现对野外环境的温湿度精确测量与控制。关键词 STC89C52 DHT21 GTM900B AT指令 短信 Design of GTM900 remote telemetry system based on temperature and humidity Xianhu Yin1101 Electronics and InformationAbstract:This topic

11、 is the design of a GSM module using single chip microcomputer detection based on intelligent monitoring system for air temperature and humidity, realizes the real-time detection of the temperature and humidity of the environment, so that we can understand the real situation of the temperature and h

12、umidity field. This paper uses STC89C52 micro controller as the control core, the DHT21 temperature and humidity sensor and 1602 character LCD module acquisition and real-time display system of temperature and humidity, and by setting off the assembly line, to super alarm, using the GSM module to se

13、nd the data to the mobile phone testing, to achieve accurate measurement and control of temperature and humidity on the field environment.Key words: STC89C52 DHT21 GTM900B AT command message目 录第一章 绪论11.1项目背景与意义11.2系统要求及设计所要完成的工作1第二章 GSM 网络基础知识简介32.1 GSM网络简介32.2 SMS通信原理32.3 AT指令简介42.4 短消息的编码方式52.4.1

14、AT指令的 text mode52.4.2 PDU 结构62.5 SIM卡72.5.1 SIM卡简介72.5.2 SIM卡电路7第三章 系统总体方案设计83.1设计任务83.2设计要求83.3设计方案的选定83.3.1系统方案设计83.3.2传感器的选择93.3.3显示器选择93.3.4 GSM模块的选择103.4设计总体思路11第四章 系统硬件电路的设计124.1单片机STC89C52最小系统124.1.1主要特性说明124.1.2引脚功能说明134.1.3复位电路设计154.1.4晶振电路设计164.2 DHT21温湿度传感器电路164.2.1 DHT21简介164.2.2 DHT21引脚

15、说明164.2.3 DHT21模块电路的设计174.3 LCD1602显示模块设计184.3.1 1602字符液晶简介184.3.2 1602字符液晶引脚说明194.3.3 1602液晶模块电路设计214.4报警电路设计224.6 GTM900B网络模块电路的设计224.6.1 GTM900B模块简介224.6.2 GTM900B模块引脚说明234.6.3 GTM900B模块电源电路设计244.6.4 GTM900B模块的测试244.6.5 GTM900B模块与单片机连接电路设计274.7 系统整体硬件电路的设计27第五章 系统软件电路设计295.1编程思想295.2系统整体流程图295.3模

16、块主要程序代码305.3.1 DHT21数字温湿度传感器初始化305.3.2 报警函数365.3.3 GTM900初始化365.3.4 主函数395.4 芯片的烧写过程42第六章 实物焊接与调试446.1焊接准备446.1.1焊前准备446.1.2焊接步骤44焊接的基本操作方法：446.1.3操作后检查446.2 实物调试456.2.1实物调试过程45结束语46致谢47参考文献48附录一 系统总电路图49附录二 设计源程序代码50XI第一章 绪论第一章 绪论1.1项目背景与意义在现代社会的各个方面，温度和湿度都是不能忽视的重要因素，甚至起到决定性作用。随着科技的发展和自动化水平的提高，温湿度监

17、测已成为各行各业安全生产和减少损失采取的重要措施之一。尤其是在野外的环境下，传统元器件组成的电路复杂，且温湿度采集周期长，成本高，并且远程智能化低，易受干扰等缺点，造成数据采集困难。此外，随着数字技术的发展，越来越多的数据需要以数字化方式进行处理，显然传统的测量方式难以完成。数字温湿度传感器DHT21解决了这一问题，它具有数字化输出、精度高、响应速度快、卓越的长期稳定性等优点。但是为了能够及时的掌握野外温湿度的变化，于是我们就思考如何在温湿度发生异常的情况下，能自动快速地监测到温湿度的变化，随后快速向监测者汇报，以便采取相应的措施来应对。针对上述的思考，有针对性的提出了本系统的设计方案基于GT

18、M900B网络的远程温度监测系统。本系统不仅有效地解决了传统温湿度监测的缺点和不足，而且采用了远程报警和实时数据采集的设计理念。本文介绍了温湿度监测系统在野外环境监测中，当温湿度传感器捕获到异常温湿度时，以单片机为控制核心，将DHT21采集到的温湿度数据通过单片机编码，继而由GTM900B经GSM网络以短信的方式发给监测者，从而实现准确、实时的远程温湿度监测。1.2系统要求及设计所要完成的工作温湿度遥测系统设计主要是基于单片机对数字温湿度传感器DHT21的控制，以及将DHT21所测得的数据用LCD1602液晶显示出来，并且先对野外的温湿度正常范围进行设置，若超出正常范围，则会报警，继而通过GT

19、M900B网络模块将报警信息发到监测手机上。本系统主要包括主控模块、温湿度采集模块、显示模块、报警模块、GSM模块、以及系统软件等部分的设计。温湿度传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确的捕捉与转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来监测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态。本设计所要完成的任务：1、 LCD1602能显示当前温湿度；2、 按键能够调节温湿度的范围；3、 超过设定的温湿度范围能够报警；4、 能够通过GSM模块发送至监测手机。 63第二章 GSM网络

20、基础知识简介第二章 GSM 网络基础知识简介2.1 GSM网络简介GSM全名为：Global System For Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。众所周知的GSM，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。GSM较之它以前的标准最大的不同是他的信令和语音信道都

21、是数字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。GSM系统包括 GSM 900（900MHz）、GSM1800（1800MHz） 及 GSM1900（1900MHz）等几个频段。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术（TDMA、GSM和CDMA）中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其它的两个用户数据流一起从信

22、道发送出去，另外的两个用户数据流都有各自的时隙。GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSM MOU联合委员会报道，GSM在全球有15亿的用户，遍布140多个国家和地区。GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。其技术最成熟及先进，并且具有可开通的移动通信业务种类多、手机接续速度快、通话质量好、安全保密性能强、抗干扰能力强、网络覆盖面广、可国际自动漫游等诸多优点。2.2 SMS通信原理GSM的短消息业务SMS(Short Message Service)与话音传输及传真一样同为数字蜂窝移动通信网络提供的

23、主要电信业务，它通过GSM通信网所特有的无线控制信道进行传输，经短消息业务中心完成存储和前转功能，每个短消息的信息量限制为140个八位组(7比特编码为160个字符)。传送短消息业务的控制信道为专用控制信道。它不用拨号建立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务中心再发送给最终的用户。这适于把每次采集到的数据随时发送到监控中心。短消息业务可以使网络端知道被叫方是否已经收到短消息，如果传送失败，被叫方没有回答确切消息，网络一侧（短消息服务中心）会保留所传的消息，一旦网络发现被叫方能被叫通时，消息能被重发以确保被叫方能收到。因此短消息业务作为GSM网络的一种主要的电信业务

24、，它的信息传递是可靠的。短消息业务分为两种:一种是点对点短消息，在用户之间传送信息;另一种是小区广播短消息，类似于以前的寻呼，定期在一定的区域内重复广播交通流量、天气状况等信息。由于短信的可靠性，即时性以及费用低廉，短消息业务获得了广大用户的青睐，同时也成为了现代个人通信中一种不可缺少的方式。短消息通信仅限于一个消息，换言之，一个消息的传输就构成了一次通信。因此，业务是非对称的，一般认为移动起始短消息传输与移动终接短报文传输是两回事。这并不阻碍实时对话，但系统认为不同的消息彼此独立，消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心(SMSC)进行中继，消息有目的地或起源地，但只与用户和SMSC有

25、关，而与其他GSM基础设施无关。短消息提供了一种小数据量、低成本、高可靠性的方便快捷通信方式。它是利用GSM系统通信令信道的空闲带宽，把消息发送到GSM的基站，再由短信中心处理存储发送到接收方。发送方不须等待接收方准备就绪，只要和基站联络好即可发送短信，基站收到后会自动与发送方确认，再发送给接收方确认，发送短消息的费用很低。正常情况下完成一次短信的发送时间大约20秒，但短信中心在向下发送时如遇基站忙，将把短信推后发送，头一次是几分钟，越往后推迟时间越长，因此在利用GSM发信时，要考虑畅通率与移动网业务是否繁忙有关，不过在大多数情况下畅通率可达98%，短消息能否成功发送还与终端所在地信号场强有关

26、。2.3 AT指令简介AT命令集是调制解调器通信接口的工业标准，Al命令是调制解调器可以识别并执行的命令。AT命令简单、容易掌握，使用它可以配置调制解调器，配合通信软件工作，与远端系统通信，发起或应答一个呼叫。使用AT命令设置调制解调器时，用户使用的通信软件必须提供一个到调制解调器的直接连接状态，使用户能够从命令行输入所需的命令，如在windows7下的“超级终端”中建立一个与串口的连接便可使用AT命令，也可直接用AT命令设置串口属性，通过串口控制调制解调器。AT命令集从TE或DTE向TA或DCE发送的。通过TA或TE发送AT命令来控制MS的功能，与GSM网络业务进行交互。用户可以通过AT命令

27、来进行呼叫、短信、电话本、数据业务、补充业务、传真等方面的控制。GMS模块的通信全部采用AT+XXX的格式完成。常见的AT指令见表2-1。表2-1常见的AT指令。AT指令功能AT握手指令ATI显示GSM模块信息AT+CPIN?检测是否有SIM卡（返回：+CPIN:READY表明正常）AT+CSQ查询信号（返回：+CSQ:26，0表明信号强度是10）AT+COPS?查询SIM卡移动提供商ATE1开回显ATD拨打任意号码ATA接听打入的电话AT+CNMI=2，1短信提示AT+CMGR=3读取指定“3”里的内容AT+CSCS=”GSM”采用GSM格式AT+CMGF=1发送文本短信AT+CMGF=0设

28、置PDU模式，发送中文短信AT+CMGS=<长度>发送PDU短信AT+CMGS=”手机号”向输入的号码发短信，回复>，收到>后才可输入内容abc,再点“手动发送”，再输入“1A”发送，收到：+CMGS:11表示发送成功。2.4 短消息的编码方式2.4.1 AT指令的 text modeSMS短信的编码方式主要有三种方式:即block mode(块模式)，text mode(文本模式)和PDU(协议数据单元),模式。 Text Mode 是纯文本方式，可使用不同的字符集，从技术上来说也可用于发送中文短信，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区。Text模式的短信发送和接

29、受实现比较简单,但不适合做自定义的数据传输,而且只能发送工码信息,如不需要传送中文则最好采用模式发送和接收短信息。采用Text模式发送接收短信息的步骤分为初始化模块,发送文本短信息和接收短信。Text模式下在设置了模式后，短消息可以直接发送（对方手机号+内容）而不需要进行编码，相应的程序设计也比较简单。对于GSM/GPRS模块之间的英文短信数据传输，Text模式是一个很好的选择，但缺点是不能处理中文信息,手机的支持范围小。2.4.2 PDU 结构GSM模块采用PDU格式收发和存贮短消息，PDU可理解为对于组成短消息的全部信息的一个数据包。其中包含的信息有：消息源地址、目标地址、发信时间、数据格

30、式、使用的协议类型、正文。短消息中心地址可由各地移动通信公司取得，如中国移动通信扬州分公司应为+8613800514500（即扬州地区短信息服务中心号码）。目标地址为数据接收端设备(手机或GSM调制解调器)的SIM卡号。源地址为数据发送端设备的SIM卡号，用户数据则为需传送的短消息正文。下面举例说明PDU格式的具体内容：PDU格式编码：手机号码（11位）+估计接入码86（2位）=13位，16进制表示0D，接入码中国地区91表示，短信在服务器存放时间A0。具体发送的PDU内容说明如下：例如，我们要将字符“Hi”(ASCII码为4569)发送到目的地。PDU字符串为：00

31、1100 0D 91 68 81525254447F3 0008 A0 4569前序 目的号码长度 国际 目的手机号码（两位一反） 8bit方式 允许时间 短信长度短信内容2.5 SIM卡2.5.1 SIM卡简介SIM卡是（Subscriber Identity Module 客户识别模块）的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡，GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。它在一电脑芯片上存储了数字移动电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密。2.5.2 SIM卡电路GTM900B模块的SIM卡座采用的是Molex座，该座有

32、8个管脚，而GTM900模块的SIM管脚只有6个管脚，如下图所示。其中编程端我们不用，其它的接口分别对应于 GTM900的 5 个管脚，SIM上的RESET、IO、CLK、VCC和GND通过SIM卡阅读器与GTM900的同名端直接相连。其接口示意图如下图图2-1-所示： 图2-1 SIM卡接口示意图图2-2 所示为SIM座接口电路图，由图可以看出SIM座直接与GTM900模块的连接电路，在需要的地方加了电容进行滤波处理。图2-2为SIM座接口电路。第四章 系统硬件电路的设计 图2-2 SIM卡座接口电路第三章 系统总体方案设计3.1设计任务基于单片机控制GSM模块GTM900B实现对野外温湿度

33、的监测、显示、报警，以及数据的发送等功能。3.2设计要求1、 上电显示温湿度值。能够通过LCD1602显示当前的温湿度，并且能够通过上下限的设置，达到超值报警的目的。2、 按键调节。能够通过按键对温湿度进行调节，控制温湿度的最佳范围。3、 数据报警发送。能够实现报警时数据发送至检测手机。3.3设计方案的选定3.3.1系统方案设计按照系统设计功能的要求，确定系统有五个模块组成：主控制器、数字温湿度传感器模块、报警电路模块、按键电路模块、显示电路模块、以及GSM发送模块。如图3-1总体电路框图所示：主 控 制 器MCU 按键电路GSM模块检测手机数字传感器 DHT21 显示模块报警电路 模块GSM

34、网络SIM模块电源模块 传送数据 超值报警 接收显示 触发 串口通信 设置上下限 媒介 数据发送图3-1总体电路框图 主控制器的功能由单片机来完成，主要负责处理数字温湿度传感器送来数据，并把处理好的数据送向显示模块。数据温湿度传感器主要用来采集周围环境参数，并把所采集的参数送向主控制器。按键电路主要用以调整温湿度上限值。报警电路是用蜂鸣器实现的，同时GSM模块会向监测手机发送短信，用来判断第三章 系统整体方案设计周围环境的温度或湿度是否超出设定值。显示电路主要用LCD1602液晶显示。3.3.2传感器的选择传感器是实现测量与控制的首要环节，是监测系统的关键部件。方案一：采用热电阻温度传感器和H

35、OS-201湿敏传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点是精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业监测中高精密测量和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受磁场影响大。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ1KHz，测量范围为0100%RH，工作温度范围为050，阻抗在75%RH（25）时为1M。这种传感器原是用于开

36、关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时才具有良好的线性，从而有效的利用其线性特性，而且它还不具备在本设计系统中对温度-3050的要求。方案二：采用DHT21温湿度传感器。DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，因此，该产品具有品质卓越，超快响应，抗干扰能力强、性价比高等优点。综上所述，我们选择方案二作为本系统的温

37、湿度传感器。3.3.3显示器选择显示器主要用来显示温度和湿度。方案一：采用LED数码管。系统采用动态显示方式驱动8个数码管工作，其中4个数码管用来显示温度值，4个用来显示湿度值。用两片74LS573锁存器分别控制段码和位码。通过数码管动态扫描，起到实时显示功能。LED数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定，从而得到了广泛的应用。方案二：采用1602液晶屏。液晶屏显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形、液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在手提电脑、数

38、字摄像机、PDA移动通信等众多领域。相对而言，液晶显示器显示质量高、体积小、功耗低等特点，而且其电路设计简单，操作更加方便。因此，我们选择方案二。3.3.4 GSM模块的选择GSM模块主要是用来发送温湿度监测的数据。方案一：采用西门子公司生产的TC35iTC35i是德国SIEMENS（西门子）公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为直流3.34.8V ，电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数

39、据信号, 功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W ，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s115kb/s , 自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复.方案二：采用华为公司生产的GTM900BGTM900-B是华为公司的一款双频EGSM900/GSM1800双频的GSM模块，品质卓越的通信模块。

40、接收灵敏度<-106dbm，正常工作温度-2070，电源工作电压3.3V4.8V（推荐值3.8V），兼容GSM/GPRS Phase2/2+支持华为GT800协议，支持GSM标准AT指令，以及华为扩展的命令V2.5 AT命令。40PIN FPC连接器UART 接口（最大串口速率可达115200bit/s）UART接口。标准SIM 卡接口（1.8或3V）两路模拟音频接口电源接口GSC射频天线连接器，支持FR、EFR、HR 和AMR 的语音编码支持免提通话，提供回声抑制功能，短消息业务，支持MO 和MT 点对点和小区广播短消息模式支持TEXT 和PDU。GPRS 数据业务，GPRS CLAS

41、S 10 编码方式CS1，CS2，CS3，CS4 最高速率可达85.6Kbit/s ，支持PBCCH 内嵌TCP/IP 协议，提供大容量缓存电路型数据业务，支持来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待、三方通话等集群功能。根据本设计要求，就是将数据发送至检测手机，两种GSM模块都支持文本模式和中文模式，相比较而言，GTM900灵敏度比较高，同时价格较TC35I便宜，因此本设计选择方案二的GTM900模块。3.4设计总体思路设计的总体思路：温湿度的采集温湿度的处理温湿度的显示温湿度超值报警数据的发送。主要采用单片机模块来控制数字温湿度传感器DHT21采集数据，通过液晶显示器显示数据，同时用按键可以

42、设计温湿度上下限，若超值将会报警，同时会将数据发送至监测手机。第4章 系统硬件电路的设计系统硬件电路设计总思路：单片机控制住温湿度的采集、温湿度的处理、温湿度的显示以及温湿度超值报警，通过串口用GSM模块将报警数据发送。主要采用数字温湿度传感器DHT21采集数据，通过液晶显示器显示数据，同时用按键可以设计温湿度上下限，若超值将会报警，同时会触发GSM模块将数据发送至监测手机。4.1单片机STC89C52最小系统STC89C52是一种高性能、低功耗的CMOS八位微控制器，具有8K在系统在线可编程Flash存储器，使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品引脚和指令完全兼

43、容。片上Flash允许ROM在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使其为众多嵌入式控制应用系统提供灵活的解决方案。4.1.1主要特性说明 1. 增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051； 2. 工作电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）； 3. 工作频率范围：040MHz； 4. 用户应用程序空间为 8K 字节 ； 5. 片上集成 512 字节 RAM ； 6. 通用 I/O 口（32 个）复位后为：P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电

44、阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻； 7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1）直接下载用户程序； 8. 具有 EEPROM 功能； 9. 具有看门狗功能 ； 10. 共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2； 11. 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由第四章 系统硬件电路的设计外部中断低电平触发中断方式唤醒； 12. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个 UART； 13. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商

45、业级）； 4.1.2引脚功能说明STC89C52的引脚图和实物图如图4-1所示。 （a）STC89C52引脚图 （b）STC89C52实物图图4-1 STC89C52引脚图和实物图VCC（40 引脚）：电源电压 VSS（20 引脚）：接地 P0 端口（P0.0P0.7 ，3932 引脚）：P0 口是一个漏极开路的8位双向 I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL 负载，对端口P0写入每个引脚能驱动写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在

46、 Flash ROM 编 在 程时，P0 端口接收指令字节端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节 则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 P1 端口（P1.0P1.7，18 引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的8位双向 I/O 口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。作输入口使用时，因内部有上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（i）。 此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2） 和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2

47、EX） ，具体参数见表4-1所示。在对 Flash ROM 编程和程序校验时，P1 接收低 8 位地址。表 4-1 P1.0 和 P1.1 引脚复用功能引脚号功能特性P1.0T2 ( 定时器/计数器2外部计数输入 )，时钟输出P1.1T2EX ( 定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制 )P2 端口（P2.0P2.7，2128 引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的8位双向 I/O 端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4 个TTL输入。 对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。 P2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引

48、脚会输出一个电流（i）。 在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如 执行“MOVX R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区 中的 P2 寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间， P2也接收高位地址和一些控制信号。P3 端口（P3.0P3.7，1017 引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的8位双向 I/O 端口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL 输入。对端 口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这

49、时可用作输入口。P3 做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（i）。 在对 Flash ROM 编程或程序校验时，P3 还接收一些控制信号。 P3 口除作为一般 I/O 口外，还有其他一些复用功能，如下表4-2所示。表 4-2 P3 口引脚复用功能 复用功能引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）RST（9 引脚）：复位输入。当输

50、入连续两个机器周期以上高电平时为有效， 用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST 引脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功 能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。 ALE/ PROG（30 引脚）地址锁存控制信号：（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部 定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。如果需要，通

51、过将地址位8EH的SFR的第0位置“1” ，ALE操作将无效。这一位置“1” ，ALE仅在执行MOVX 或 MOV 指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN（29引脚）：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 STC89C52RD 从外部程序存储器执行外部代码时， PSEN在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时， PSEN将不被激活。 EA/VPP（31 引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，A

52、必须接 GND。注意加密方式 1 时，A将内部锁定位RESET。为了执行内部程序指令，A应该接 VCC。在Flash编程期间，A也接收12伏VPP电压。 XTAL1（19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端。4.1.3复位电路设计RST引脚是单片机复位端，高电频有效。在引脚端输入至少连续两个单片机周期的高电频，单片机复位。使用时，在引脚与VSS引脚之间接一个10K的下拉电阻，与VCC引脚之间接一个约10F的电解电容，即可保证上电自动复位。本设计采用上点复位方式，电路如图4-2所示。 图4-2 复位电路4.1.4晶振电路设计单

53、片机晶振的作用是为系统稳定提供周期性的时钟信号，一个晶振通常是一个系统共享，以使系统各部分保持同步，有些通讯系统的射频和基频使用不同的晶振，而是通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率，可以用于同一个晶振项链的不同锁相环来提供的。设计中晶振电路如图4-3所示。 图 图4-3 晶振电路4.2 DHT21温湿度传感器电路4.2.1 DHT21简介数字温湿度传感器DHT21是一款含有已校准熟悉信号输出温湿度复合传感器，它应用专用的温湿度传感技术和数字模块采集技术，确保产品具有卓越的长期稳定性和极高的可靠性。传感器包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，并与一个性能高的8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT21传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校