1、 科技学院 2013 届本科毕业论文基于 51 单片机粮库无线温度监测系统的设计与实现专 业： 通信工程 中国贵州贵阳2013 年 5 月贵州大学科技学院本科毕业论文（设计） 第 页 I目录摘要 .Abstract .第一章 绪论 .11.1 引言 .11.2 现状 .11.3 目的和意义 .21.4 本文结构 .2第二章 方案的比较和论证 .32.1 温度传感器的选型 .32.2 无线发送模块的选型 .42.3 语音芯片的选型 .52.4 显示模块的选型 .6第三章 MCS-51 单片机的结构与原理简介 .73.1 MCS-51 单片机的内部结构 .73.1.1 MCS-51 单片机的组成
2、.73.1.2 CPU .73.2 MCS-51 单片机外部结构 .83.2.1 MCS-51 单片机引脚功能 .83.2.2 复位和复位电路 .103.3 MCS-51 单片机的定时器/计数器 .103.3.1 定时器/计数器的结构 .103.3.2 工作方式 .113.4 MCS-51 单片机的中断系统 .123.4.1 中断请求源和中断请求标志 .123.4.2 中断控制 .13第四章 系统硬件设计 .154.1 系统硬件框图 .154.2 单片机模块 .16贵州大学科技学院本科毕业论文（设计） 第 页 II4.3 无线发送模块 .164.3.1 RF1100-232 技术指标 .174
3、.3.2 RF1100-232 端口定义 .174.3.3 RF1100-232 参数设定 .184.4 温度传感器模块 .224.4.1 DS18B20 的管脚定义及内部结构 .224.4.2 DS18B20 温度数据格式 .234.4.3 DS18B20 温度传感器工作原理 .234.5 显示模块 .244.5.1 数码管显示 .244.5.2 液晶显示 .264.6 语音报温模 .284.6.1 引脚及功能 .284.6.2 ISD1700 典型的应用电路 .314.7 其他模块 .324.7.1 电源模块 .324.7.2 超温报警模块 .32第五章 系统软件设计 .335.1 系统开
4、发环境简介 .335.1.1 软件功能 .335.1.2 Keil 软件使用方法 .335.2 系统软件流程图 .415.3 温度传感器驱动程序设计 .435.4 无线收发模块程序设计 .465.5 液晶显示驱动程序设计 .48第六章 设计总结 .53参考文献 .54附录 .55致谢 .68贵州大学科技学院本科毕业论文（设计） 第 页 III基于 51 单片机粮库无线温度监测系统的设计与实现摘要粮食是国家的战略物质，是人民的生活必需品。粮食安全是国家安全的基础。然而，我国粮食霉变事故时有发生，造成巨大的粮食浪费，危害国家粮食安全。为此，本文设计和构建了粮食仓库温度监测系统，主要用于实时监测粮食
5、仓库中各个粮仓的温度。方便粮库管理人员掌控粮情，做好防范措施，防止粮食安全事故的发生。本文首先从理论上论述了温度监测的重要意义，讨论了粮食仓库中温度的允许变化范围，探讨了测量粮食仓库温度的原理和方法。在此基础上，进行了粮食仓库温度无线监测系统的设计和研制。此系统用 51 单片机、温度传感器和无线发送模块构成温度检测与发送装置 ；用 51 单片机、LCD 显示装置和无线发送模块构成温度接收与显示装置；用语音芯片构成定时报温与超温报警装置。实现温度信号的无线传输、对仓库内多个点的温度进行实时监测和语音报温报警。其设计指标：温度检测范围为 -40至 60，温度检测误差2 米，9600bps 可靠传输
6、距离大于 100m(BER=10-3/9600bps)；1200bps传输距离最大可达 200m(BER=10-3/1200bps)。此外，RF1100-232 支持透明数据传输,提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。自动过滤掉空中产生的假数据，使用简单无需编程，大大方便应用。综合比较方案一与方案二，方案二具有抗干扰能力强、贵州大学科技学院本科毕业论文（设计） 第 5 页误码率低、使用简单无需编程等优点，所以选择方案二。 图2.4 RF1100-232外形2.3 语音芯片的选型 方案一： 采用 ISD1420，如图 2.5 所示，其单片录放时间为 20 秒，音质较好。选址处理达
7、 160 段信息，EEPROM 可重复擦写。单电源供电，典型电压+5V，电路断电后语音内容不会丢失。其控制方式：并口或按键。ISD1420 模块芯片采用 CMOS 技术，内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及 EEPROM 阵列。其外围元件简单，需少量阻容元件、麦克风即可组成一个完整录放系统；操作简单，无需专用编程器及语音开发器。它的采样频率从 5.3、6.4 到8.0KHz，对音质有轻微影响。此外，ISD1420 的稳定性较差，价格稍贵。图2.5 ISD1420外形方案二：采用 ISD1760，如图 2.6 所示，其单片录放时间 40120 秒，音质好
8、。可利用震荡电阻来自定芯片的采样频率，来决定芯片的录放间和录放音质。其控制方式：按键模式和 MCU 串行控制模式(SPI 协议) 。该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示,双运作模式，以及可定制的信息操作指示音。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。ISD1760 的独立按键工作模式录放电路非常简单，而且功能强大，不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。同时，它具有电压范围宽，稳定性好，工作状态提示丰富多样，可处理多达 255 段以上信息，宽价廉物美， 应用灵活等优点。综合比较方案一与方案二，方案二更适合本系统设计的要求。
