溫濕度無線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）溫濕度無線監(jiān)測系統(tǒng)的研究姓名：雷茜婷學(xué)號：2012090104指導(dǎo)教師：姬紅旭專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)齊齊哈爾工程學(xué)院信息工程系2016年6月目錄摘要： ３４第1章引言隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，測量技術(shù)也有了飛速的提升。溫濕度逐漸成為人們普遍關(guān)注的問題之一。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)溫度和濕度有著非常緊密的關(guān)系，人的體感不只受溫度的影響，而且還受到濕度的影響。所以在一定的溫度條件下，空氣的濕度也要保持相對的平穩(wěn)?！皽貪穸取边@一說法應(yīng)運(yùn)而生。在生命科學(xué)設(shè)施中，溫度和濕度往往需要7*24監(jiān)測和報警顯示，來保障產(chǎn)品和工藝的質(zhì)量與安全。環(huán)境監(jiān)測與實(shí)時數(shù)據(jù)報告，以確保環(huán)境“符合規(guī)格”是至關(guān)重要的。在我們的生活中，我們要時刻關(guān)心環(huán)境的變化，只有很好的把握好環(huán)境的差異變化，才能更好的生存與發(fā)展。如今社會電子技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，計算機(jī)系統(tǒng)數(shù)量與日俱增，其配套的環(huán)境設(shè)備也日益增多，計算機(jī)機(jī)房已然成為各大單位的重要組成部分。機(jī)房的環(huán)境設(shè)備對溫度、濕度以及安全性的要求也越來越嚴(yán)格，這是保證計算機(jī)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的基本環(huán)境。一旦機(jī)房環(huán)境設(shè)備出先故障，就會影響到計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行，對數(shù)據(jù)的傳輸、存儲及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性構(gòu)成嚴(yán)重威脅，如事故嚴(yán)重又不能及時處理，就會造成硬件設(shè)備損壞，造成嚴(yán)重后果。對于像中國電信需要實(shí)時交換數(shù)據(jù)的單位機(jī)房，機(jī)房管理尤為重要，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失更是無法計算。目前許多機(jī)房的管理人員不得不采用24小時專人值班，定時巡查機(jī)房環(huán)境，這樣不僅加重了管理人員的負(fù)擔(dān)，而且很多時候不能及時排除故障，對事故發(fā)生的時間及責(zé)任也不能科學(xué)的管理。【2】1.1選課背景和意義濕度測量技術(shù)來由已久。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近代測量技術(shù)也有了飛速的發(fā)展。濕度測量從原理上劃分20—30種之多。對濕度的表示方法有絕對濕度、相對濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值等等。但濕度測量始終是世界測量領(lǐng)域中令人困擾的難題之一。一個看似簡單的量值，深究起來，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計算，初涉者可能會忽略在濕度測量中必需注意的許多因素，因而影響的合理使用。溫濕度檢測是無線傳感技術(shù)重要的應(yīng)用之一，遠(yuǎn)程測量在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用也十分廣泛。溫濕度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要參數(shù)，影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，基于單片機(jī)對采集溫濕度數(shù)字信號的處理，數(shù)傳模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。以單片機(jī)為核心的檢測系統(tǒng)，包括單片機(jī)、數(shù)傳模塊、溫濕度傳感器、顯示、系統(tǒng)軟件等部分。系統(tǒng)的開發(fā)，達(dá)到遠(yuǎn)程溫濕度采集和檢測。【3】1.1.1傳媒影響早在上世紀(jì)70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸或者連接傳感控制器而構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò)同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀(jì)末開始，現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被應(yīng)用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看成是由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)頒布網(wǎng)絡(luò)和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、處理單元和通信模塊的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)，再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心?！?】1.1.2特點(diǎn)1、硬件資源有限。WSN節(jié)點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲器，計算能力和存儲能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計算能力的條件下進(jìn)行協(xié)作頒布式信息處理的難題。2、電源容量有限。為了測量真實(shí)世界的具體值，各個節(jié)點(diǎn)會密集地分布于待測區(qū)域內(nèi)，人工補(bǔ)充能量的方法已經(jīng)不再適用。3、無中心。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，沒有預(yù)先指定的中心，是一個對等式網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)通過頒布式算法來相互協(xié)調(diào)，在無人值守的情況下，節(jié)點(diǎn)就能自動組織起一個測量網(wǎng)絡(luò)。4、自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)通過分層協(xié)議和份布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速、自動地組成一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。5、多跳路由。WSN節(jié)點(diǎn)通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信。6、動態(tài)拓?fù)?。WSP是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動；一個節(jié)點(diǎn)可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。7、節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集。WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、分布范圍廣，難于維護(hù)甚至不可維護(hù)。所以需要解決如何提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件健壯和容錯性。8、傳輸能力的有限性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過無線電源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然省去了布線的煩惱，但是相對于有線網(wǎng)絡(luò)，低帶寬則成為它的天生缺陷。同時，信號之間還存在相互干擾，信號自身也在不斷地衰減，諸如此類。9、安全性問題。無線信道、有限的能量，分布式控制都使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)則是這些攻擊的常見方式。因此，安全性在網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要。1.1.3信息安全很顯然，現(xiàn)有的傳感節(jié)點(diǎn)具有很大的安全漏洞，攻擊者通過此漏洞，可方便地獲取傳感節(jié)點(diǎn)中的機(jī)密信息、修改傳感節(jié)點(diǎn)中的程序代碼，如使得傳感節(jié)點(diǎn)具有多個身份ID，從而以多個身份在傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信，另外，攻擊還可以通過獲取存儲在傳感節(jié)點(diǎn)中的密鑰、代碼等信息進(jìn)行，從而偽造或偽裝成合法節(jié)點(diǎn)加入到傳感網(wǎng)絡(luò)中。一旦控制了傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一部分節(jié)點(diǎn)后，攻擊者就可以發(fā)動很多種攻擊，如監(jiān)聽傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔?，向傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布假的路由信息或傳送假的傳感信息、進(jìn)行拒絕服務(wù)攻擊等。對策：由于傳感節(jié)點(diǎn)容易被物理操縱是傳感器網(wǎng)絡(luò)不可回避的安全問題，必須通過其它的技術(shù)方案來提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性能。如在通信前進(jìn)行節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)的身份認(rèn)證;設(shè)計新的密鑰協(xié)商方案，使得即使有一小部分節(jié)點(diǎn)被操縱后，攻擊者也不能或很難從獲取的節(jié)點(diǎn)信息推導(dǎo)出其它節(jié)點(diǎn)的密鑰信息等。另外，還可以通過對傳感節(jié)點(diǎn)軟件的合法性進(jìn)行認(rèn)證等措施來提高節(jié)點(diǎn)本身的安全性能。根據(jù)無線傳播和網(wǎng)絡(luò)部署特點(diǎn)，攻擊者很容易通過節(jié)點(diǎn)間的傳輸而獲得敏感或者私有的信息，例如在使用WSN監(jiān)控室內(nèi)溫度和燈光的場景中，部署在室外的無線接收器可以獲取室內(nèi)傳感器發(fā)送過來的溫度和燈光信息;同樣攻擊者通過監(jiān)聽室內(nèi)和室外節(jié)點(diǎn)間信息的傳輸，也可以獲知室內(nèi)信息，從而非法獲取出房屋主人的生活習(xí)慣等私密信息。對策：對傳輸信息加密可以解決竊聽問題，但需要一個靈活、強(qiáng)健的密鑰交換和管理方案，密鑰管理方案必須容易部署而且適合傳感節(jié)點(diǎn)資源有限的特點(diǎn)，另外，密鑰管理方案還必須保證當(dāng)部分節(jié)點(diǎn)被操縱后（這樣，攻擊者就可以獲取存儲在這個節(jié)點(diǎn)中的生成會話密鑰的信息），不會破壞整個網(wǎng)絡(luò)的安全性。由于傳感節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存資源有限，使得在傳感器網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)間端到端安全不切實(shí)際。然而在傳感器網(wǎng)絡(luò)中可以實(shí)現(xiàn)跳-跳之間的信息的加密，這樣傳感節(jié)點(diǎn)只要與鄰居節(jié)點(diǎn)共享密鑰就可以了。在這種情況下，即使攻擊者捕獲了一個通信節(jié)點(diǎn)，也只是影響相鄰節(jié)點(diǎn)間的安全。但當(dāng)攻擊者通過操縱節(jié)點(diǎn)發(fā)送虛假路由消息，就會影響整個網(wǎng)絡(luò)的路由拓?fù)洹＝鉀Q這種問題的辦法是具有魯棒性的路由協(xié)議，另外一種方法是多路徑路由，通過多個路徑傳輸部分信息，并在目的地進(jìn)行重組。【5】傳感器網(wǎng)絡(luò)是用于收集信息作為主要目的的，攻擊者可以通過竊聽、加入偽造的非法節(jié)點(diǎn)等方式獲取這些敏感信息，如果攻擊者知道怎樣從多路信息中獲取有限信息的相關(guān)算法，那么攻擊者就可以通過大量獲取的信息導(dǎo)出有效信息。一般傳感器中的私有性問題，并不是通過傳感器網(wǎng)絡(luò)去獲取不大可能收集到的信息，而是攻擊者通過遠(yuǎn)程監(jiān)聽WSN，從而獲得大量的信息，并根據(jù)特定算法分析出其中的私有性問題。因此攻擊者并不需要物理接觸傳感節(jié)點(diǎn)，是一種低風(fēng)險、匿名的獲得私有信息方式。遠(yuǎn)程監(jiān)聽還可以使單個攻擊者同時獲取多個節(jié)點(diǎn)的傳輸?shù)男畔?。對策：保證網(wǎng)絡(luò)中的傳感信息只有可信實(shí)體才可以訪問是保證私有性問題的最好方法，這可通過數(shù)據(jù)加密和訪問控制來實(shí)現(xiàn);另外一種方法是限制網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送信息的粒度，因為信息越詳細(xì)，越有可能泄露私有性，比如，一個簇節(jié)點(diǎn)可以通過對從相鄰節(jié)點(diǎn)接收到的大量信息進(jìn)行匯集處理，并只傳送處理結(jié)果，從而達(dá)到數(shù)據(jù)匿名化。拒絕服務(wù)攻擊（DoS）DoS攻擊主要用于破壞網(wǎng)絡(luò)的可用性，減少、降低執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)執(zhí)行某一期望功能能力的任何事件。如試圖中斷、顛覆或毀壞傳感網(wǎng)絡(luò)，另外還包括硬件失敗、軟件bug、資源耗盡、環(huán)境條件等。這里我們主要考慮協(xié)議和設(shè)計層面的漏洞。確定一個錯誤或一系列錯誤是否是有意DOS攻擊造成的，是很困難的，特別是在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，因為此時傳感網(wǎng)絡(luò)本身就具有比較高的單個節(jié)點(diǎn)失效率。DoS攻擊可以發(fā)生在物理層，如信道阻塞，這可能包括在網(wǎng)絡(luò)中惡意干擾網(wǎng)絡(luò)中協(xié)議的傳送或者物理損害傳感節(jié)點(diǎn)。攻擊者還可以發(fā)起快速消耗傳感節(jié)點(diǎn)能量的攻擊，比如，向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送大量無用信息，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)就會消耗能量處理這些信息，并把這些信息傳送給其它節(jié)點(diǎn)。如果攻擊者捕獲了傳感節(jié)點(diǎn)，那么他還可以偽造或偽裝成合法節(jié)點(diǎn)發(fā)起這些DOS攻擊，比如，它可以產(chǎn)生循環(huán)路由，從而耗盡這個循環(huán)中節(jié)點(diǎn)的能量。防御DOS攻擊的方法沒有一個固定的方法，它隨著攻擊者攻擊方法的不同而不同。一些跳頻和擴(kuò)頻技術(shù)可以用來減輕網(wǎng)絡(luò)堵塞問題。恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)證可以防止在網(wǎng)絡(luò)中插入無用信息，然而，這些協(xié)議必須十分有效，否則它也會被用來當(dāng)作DOS攻擊的手段。比如，使用基于非對稱密碼機(jī)制的數(shù)字簽名可以用來進(jìn)行信息認(rèn)證，但是創(chuàng)建和驗證簽名是一個計算速度慢、能量消耗大的計算，攻擊者可以在網(wǎng)絡(luò)中引入大量的這種信息，就會有效地實(shí)施DoS攻擊。1.1.4應(yīng)用范圍由于技術(shù)等方面的制約，WSN的大規(guī)模商用還有待時日。但隨著微處理器體積的縮小和性能的提升，已經(jīng)有中小規(guī)模的WSN在工業(yè)市場上開始投入商用。其應(yīng)用主要集中在以下領(lǐng)域：1.環(huán)境監(jiān)測隨著人們對于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。2.醫(yī)療護(hù)理羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾也推出了基于WSN的家庭護(hù)理技術(shù)。該技術(shù)是做為探討應(yīng)對老齡化社會的技術(shù)項目CenterforAgingServicesTechnologies(CAST)的一個環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。而且還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。英特爾主管預(yù)防性健康保險研究的董事EricDishman稱，"在開發(fā)家庭用護(hù)理技術(shù)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常有前途的領(lǐng)域"。3.軍事領(lǐng)域由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國國防部遠(yuǎn)景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行"智能塵埃"傳感器技術(shù)的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預(yù)測：智能塵埃式傳感器及有關(guān)的技術(shù)銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。目標(biāo)跟蹤DARPA支持的SensorIT項目探索如何將WSN技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)所謂“超視距”戰(zhàn)場監(jiān)測。UCB的教授主持的SensorWeb是SensorIT的一個子項目。原理性地驗證了應(yīng)用WSN進(jìn)行戰(zhàn)場目標(biāo)跟蹤的技術(shù)可行性，翼下攜帶WSN節(jié)點(diǎn)的無人機(jī)(UAV)飛到目標(biāo)區(qū)域后拋下節(jié)點(diǎn)，最終隨機(jī)布撤落在被監(jiān)測區(qū)域，利用安裝在節(jié)點(diǎn)上的地震波傳感器可以探測到外部日標(biāo)，如坦克、裝甲車等，并根據(jù)信號的強(qiáng)弱估算距離，綜合多個節(jié)點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)，最終定位目標(biāo)，并繪制出其移動的軌跡。雖然該演示系統(tǒng)在精度等方面還遠(yuǎn)達(dá)不到裝備部隊用于實(shí)戰(zhàn)的要求，這種戰(zhàn)場偵察模式尚未應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)，但隨著美國國防部將其武器系統(tǒng)研制的主要技術(shù)目標(biāo)從精確制導(dǎo)轉(zhuǎn)向目標(biāo)感知與定位，相信WSN提供的這種新穎的戰(zhàn)場偵察模式會受到軍方的關(guān)注。4.其他用途W(wǎng)SN還被應(yīng)用于一些危險的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實(shí)施安全監(jiān)測。也可以用在交通領(lǐng)域作為車輛監(jiān)控的有力工具。此外和還可以在工業(yè)自動化生產(chǎn)線等諸多領(lǐng)域，英特爾正在對工廠中的一個無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試，該網(wǎng)絡(luò)由40臺機(jī)器上的210個傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運(yùn)作條件。它可以大幅降低檢查設(shè)備的成本，同時由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將能夠縮短停機(jī)時間，提高效率，并延長設(shè)備的使用時間。盡管無線傳感器技術(shù)仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會得到更大的應(yīng)用?！?】1.2國內(nèi)外的發(fā)展前景及狀況1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展

溫濕度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域,適用于家電、食品、汽車、材料、電力電子等行業(yè)。隨著科技水平的提高,嵌入式溫度控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化、智能化和自主知識創(chuàng)新的重要元素,目前在國防、航空、交通、能源、工業(yè)、通信和人們?nèi)粘Ｉ畹雀鱾€領(lǐng)域,越來越發(fā)揮著極其重要的作用。將嵌入式與溫度控制系統(tǒng)結(jié)合,設(shè)計了一個實(shí)用的嵌入式實(shí)時水溫溫度控制系統(tǒng),可以降低消耗,控制成本,從而提高生產(chǎn)效率。我國改革開放在“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”、“大力加強(qiáng)傳感器的開發(fā)和在國民經(jīng)濟(jì)中的普遍應(yīng)用”等一些列政策導(dǎo)向和支持下，在蓬勃發(fā)展的我國電子信息產(chǎn)業(yè)市場的推動下，傳感器已形成了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，并在技術(shù)創(chuàng)新、自主研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和競爭能力等方面有了長足進(jìn)展，為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。但由于國內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步較晚，基礎(chǔ)比較薄弱，對溫度傳感芯片的設(shè)計和研究才處于起步階段，與國際先進(jìn)技術(shù)相比還存在相當(dāng)大的差距。為此，相關(guān)的企業(yè)和部門正朝著更高的目標(biāo)前進(jìn)，做出了一系列積極的嘗試和探索，例如由中國電子器材總公司主辦的、由中國電子元件行業(yè)協(xié)會等公司共同攜手組織的“中國熱敏電阻及溫度傳感器展覽會”，該展覽會是中國最大的熱敏電阻及溫度傳感器展，以共同探討交流中國“熱敏電阻及溫度傳感器”之發(fā)展機(jī)會，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。【7】在集成數(shù)字智能溫度傳感器領(lǐng)域，國內(nèi)相關(guān)的設(shè)計和研究尚處于較基礎(chǔ)的階段。目前市場上流行的同類溫度傳感器諸如DS18B20，AD7416

，AD7417，AD7418，AD590等F，大多出自國外DALLAS、ADI等大公司。國內(nèi)公司不僅相關(guān)產(chǎn)品少，而且已申請到的相關(guān)專利也比較少，除了廈門大學(xué)等高校申請的專利外，還有香港應(yīng)用科技研究院、蘇州納芯微電子、北京中電華大電子設(shè)計、上海貝嶺等少數(shù)研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)的專利，雖然其專利名稱較大，但技術(shù)涉及點(diǎn)比較有限。因此，在集成數(shù)字溫度傳感器方面，我國尚有較大的發(fā)展空間。1.2.2國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展

目前，國外現(xiàn)代化溫室的內(nèi)部設(shè)施已經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，溫室內(nèi)的各環(huán)境因子大多由計算機(jī)集中控制，檢測傳感器也較為齊全，如溫室內(nèi)外的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液濃度等，由傳感器的監(jiān)測基本上可以實(shí)現(xiàn)對各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動控制，如無級調(diào)節(jié)的天窗通風(fēng)系統(tǒng)，濕簾與風(fēng)扇配套的降溫系統(tǒng)，由熱水鍋爐或熱風(fēng)機(jī)組成的加溫系統(tǒng)，可定時噴管或滴管的灌溉系統(tǒng)，二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及適用于溫室作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)械等。計算機(jī)對這些系統(tǒng)的控制已經(jīng)不是簡單的、獨(dú)立的、靜態(tài)的直接數(shù)字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正在向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展?！?】世界發(fā)達(dá)國家如荷蘭、美國、英國等大力發(fā)展集約化的溫室大棚產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模、品種、水、氣、肥實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)調(diào)控，從品種選擇、栽培管理到采收包裝形成了一整套完整的規(guī)范化技術(shù)體系。美國是最早發(fā)明計算機(jī)的國家，也是將計算機(jī)應(yīng)用于溫室控制和管理最早、最多國家之一。有“沙漠上的綠洲”美譽(yù)的以色列自然條件非常惡劣，氣候干旱；但是，政府非常重視，大力發(fā)展設(shè)施栽培。設(shè)施內(nèi)的種植目前已采用電腦控制和電腦日常監(jiān)測，位于辦公室里的中心計算機(jī)對田間的控制器進(jìn)行通訊，可以方便地進(jìn)行遙控灌溉和施肥，加上配套的植物品種管理，成熟度監(jiān)控機(jī)制，實(shí)時了解生長動態(tài)以及產(chǎn)能情況，原本資源匱乏的以色列成為沙漠上的蔬菜出口國。1.2.3研究展望

近年來全球傳感器產(chǎn)業(yè)取得了飛速發(fā)展，隨著中國加大對電子新興產(chǎn)業(yè)的投資力度，公眾對公共安丘、健康監(jiān)測、環(huán)保等諸多領(lǐng)域的關(guān)注加強(qiáng)，可以預(yù)測傳感器的市場前景將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等。面對激烈的市場競爭、科技的快速發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)等新興市場的崛起，國內(nèi)傳感器企業(yè)應(yīng)該把握機(jī)遇，著眼于全球市場，以競爭者的姿態(tài)去迎接全球市場的挑戰(zhàn)，努力發(fā)展和規(guī)劃自有品牌，讓中國的傳感器企業(yè)在市場競爭中占有一席之地。隨著新技術(shù)新工藝的發(fā)現(xiàn)，多學(xué)科的交叉融合，未來傳感器的發(fā)展與競爭也將趨于白熱化。綜合現(xiàn)階段的技術(shù)以及基礎(chǔ)知識，我們可以展望未來的溫度傳感器的主要發(fā)展方向為：

（1）提高測溫精度和分辨力

（2）增加測試功能

（3）總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化（4）可靠性及安全性設(shè)計

（5）虛擬溫度傳感器和網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器

（6）單片測溫系統(tǒng)第2章相關(guān)技術(shù)介紹及開發(fā)工具2.1Proteus6Professional簡介Proteus軟件是英國LabCenterElectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件的功能。這些功能是：1．原理布圖2．PCB自動或人工布線3．SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)1．互動的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2．仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。功能模塊智能原理圖設(shè)計豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。完善的電路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；生動的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析；單片機(jī)協(xié)同仿真功能支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信；實(shí)時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試；實(shí)用的PCB設(shè)計平臺原理圖到PCB的快速通道：

原理圖設(shè)計完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計；先進(jìn)的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計更為合理；完整的PCB設(shè)計功能：最多可設(shè)計16個銅箔層，2個絲印層，4個機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動設(shè)計規(guī)則檢查，3D可視化預(yù)覽；多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它PCB設(shè)計工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計和加工?！?】2.2KeilC51簡介KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。Keil的網(wǎng)站雖然沒有中文版本，但是Keil軟件卻被中國80%的硬件工程師使用，但凡與電子相關(guān)的專業(yè)，都會開始從單片機(jī)和計算機(jī)編程開始學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)單片機(jī)自然會用到Keil軟件。國內(nèi)由米爾科技、億道電子、英倍特提供Keil的銷售和技術(shù)支持服務(wù)，他們是ARM公司合作伙伴，也是國內(nèi)領(lǐng)先的嵌入式解決方案提供商。優(yōu)點(diǎn)：1.KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。2.與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。KeilC51開發(fā)系統(tǒng)基本知識1.系統(tǒng)概述KeilC51集成開發(fā)環(huán)境是一個良好基于Windows的單片機(jī)然間開發(fā)平臺。KeilC51單片機(jī)用它的良好性能和廣泛的應(yīng)用支持得到了ARM公司的認(rèn)可，并且與不久前的ARM公司完美的聯(lián)合。它支持很多不同公司的MCS-51架構(gòu)的單片機(jī)，匯集了編輯、編譯、仿真于一身，并且還支持匯編和C語言的程序設(shè)計【10】。2.KeilC51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，μVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.obj）。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.abs）。abs文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的Keil仿真器時，注意事項*仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。*仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。*仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。2.3STC12C5A60S2在眾多的51系列單片機(jī)中，要算國內(nèi)STC

公司的1T增強(qiáng)系列更具有競爭力，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲器且是FLASH工藝的，如STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá)60KFLASHROM,這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機(jī)支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動成果。STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。1.增強(qiáng)型8051

CPU，1T，單時鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051;2.工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V-3.3V(5V單片機(jī))STC12LE5A60S2系列工作電壓：3.6V-2.2V(3V單片機(jī));3.工作頻率范圍：0-35MHz，相當(dāng)于普通8051的0～420MHz;4.用戶應(yīng)用程序空間8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字節(jié);5.片上集成1280字節(jié)RAM;6.通用I/O口(36/40/44個)，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口)，可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不要超過120ma;7.ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口(P3.0/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片;8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM);9.內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路(外部晶體12M以下時，復(fù)位腳可直接1K電阻到地);10.外部掉電檢測電路:在P4.6口有一個低壓門檻比較器，5V單片機(jī)為1.32V，誤差為+/-5%,3.3V單片機(jī)為1.30V，誤差為+/-3%;11.時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以內(nèi))1用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘，常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機(jī)為：11MHz～15.5MHz，3.3V單片機(jī)為：8MHz～12MHz，精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn);12.共4個16位定時器兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個16位定時器;13.2個時鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時鐘;14.外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，PowerDown模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通過寄存器設(shè)置到P4.2),CCP1/P1.4(也可通過寄存器設(shè)置到P4.3);15.PWM(2路)/PCA(可編程計數(shù)器陣列,2路)：——也可用來當(dāng)2路D/A使用——也可用來再實(shí)現(xiàn)2個定時器——也可用來再實(shí)現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持);16.A/D轉(zhuǎn)換,10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)18.通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口;17.STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2(可通過寄存器設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通過寄存器設(shè)置到P4.3);18.工作溫度范圍：-40-+85℃(工業(yè)級)/0-75℃(商業(yè)級)21.封裝：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48I/O口不夠時，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595(均可級聯(lián))來擴(kuò)展I/O口,還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線通信，還多了串口。【11】STC12C5A60S2是8051系列單片機(jī)，與普通51單片機(jī)相比有以下特點(diǎn)：同樣晶振的情況下，速度是普通51的8~12倍有8路10位AD1、多了兩個定時器，帶PWM功能2、有SPI接口3、有EEPROM4、有1K內(nèi)部擴(kuò)展RAM5、有WATCH_DOG6、多一個串口7、IO口可以定義，有四種狀態(tài)8、中斷優(yōu)先級有四種狀態(tài)可定義2.4開發(fā)環(huán)境及輔助工具開發(fā)輔助工具：電腦、軟件開發(fā)平臺、開發(fā)板、下載線、仿真工具等開發(fā)環(huán)境組成：硬件電路設(shè)計環(huán)境Proteus6軟件開發(fā)環(huán)境Keil第3章系統(tǒng)需求分析3.1可行性分析隨著電子技術(shù)的發(fā)展與普及，計算機(jī)系統(tǒng)數(shù)量與日俱增，其配套的環(huán)境設(shè)備也日益增多，計算機(jī)機(jī)房已成為各大單位的重要組成部分。機(jī)房的環(huán)境設(shè)備對溫度、濕度以及安全性的要求也越來越嚴(yán)格，這是保證計算機(jī)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的基本環(huán)境。一旦機(jī)房環(huán)境設(shè)備出來故障，就會鏡像到計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行，對數(shù)據(jù)傳輸、存儲及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性構(gòu)成威脅，如事故嚴(yán)重又不能及時處理，就可能損壞硬件設(shè)備，造成嚴(yán)重后果。對于像中國移動需要實(shí)時交換數(shù)據(jù)的單位機(jī)房，機(jī)房管理更為重要，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失更是不可估量。目前許多機(jī)房的管理人員不得不采用24小時專人值班，定時巡查機(jī)房環(huán)境定式設(shè)備，這樣不僅加重了管理人員的負(fù)擔(dān)，而且更多的時候，不能及時排除故障，對事故發(fā)生的時間及責(zé)任也無科學(xué)的管理。當(dāng)前各行業(yè)越來越重視產(chǎn)品生產(chǎn)、物品管理和倉庫存儲環(huán)節(jié)，很多倉庫存儲非常重要的物質(zhì)，如：煙葉、紡絲、藥材、食品等。為了維護(hù)倉儲商品的質(zhì)量完好，創(chuàng)造適宜于商品存儲的環(huán)境，當(dāng)庫內(nèi)溫濕度適宜商品存儲時，就要設(shè)法防止庫外氣候?qū)靸?nèi)的不利影響；但監(jiān)測到庫內(nèi)溫濕度不適宜商品存儲時，就要及時采取有效措施調(diào)節(jié)庫內(nèi)的溫濕度。因此，建立實(shí)時的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，保存完整的歷史溫度數(shù)據(jù)都已經(jīng)進(jìn)入了行業(yè)規(guī)范。溫濕度環(huán)境的測量與控制廣泛的應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科研的各個領(lǐng)域。主要在烘干、電信、航空航天、氣象、醫(yī)藥、煙草、印刷、陶瓷、紡織、電力、土壤水分、大棚養(yǎng)植、倉儲、石化、樓宇自控、暖通空調(diào)、化纖、水泥養(yǎng)護(hù)、氣調(diào)庫等行業(yè)濕度測量與控制尤為重要，對于質(zhì)優(yōu)價低的溫濕度傳感器產(chǎn)品有著強(qiáng)烈的需求。近年來，各行業(yè)涌現(xiàn)的新興產(chǎn)業(yè)如恒溫恒濕文物展柜，城市垃圾無公害處理，煤煙脫硫。窯爐節(jié)能減排。都給濕度及水分測控帶來了更為廣闊的用途?！笆濉币?guī)劃進(jìn)一步明確了我國要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)提升、自主創(chuàng)新、節(jié)能減排等經(jīng)濟(jì)發(fā)展的道路。溫濕度傳感器特別是濕度測控產(chǎn)品與科研作為朝陽產(chǎn)業(yè)，在新形勢下發(fā)揮著日益重要的作用?！?2】醫(yī)藥、煙草、紡織、電力、電信、航空航天、水泥養(yǎng)護(hù)、氣調(diào)庫等行業(yè)用戶很多，應(yīng)用在工藝環(huán)境控制，生物工程汽水交換適度檢測、通訊機(jī)房機(jī)站溫濕度環(huán)境監(jiān)測。物料烘干溫度濕度測控，氫氣及壓縮空氣管道露點(diǎn)檢測，導(dǎo)彈存儲彈衣、導(dǎo)彈發(fā)射氣流溫濕度采樣等等。近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)形勢的發(fā)展變化。溫濕度傳感器產(chǎn)品的市場不斷發(fā)生著深刻的變化。3.2系統(tǒng)主流程圖開始發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)顯示溫濕度顯示短信內(nèi)容及號碼收到短信按鍵1初始化按鍵2LCD顯示開始發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)顯示溫濕度顯示短信內(nèi)容及號碼收到短信按鍵1初始化按鍵2LCD顯示 Y N Y N第4章系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計4.1系統(tǒng)設(shè)計思路本系統(tǒng)由信息采集終端和監(jiān)控終端組成。信息采集終端有溫濕度傳感器，單片機(jī)和GSM模塊組成，監(jiān)控終端有移動手機(jī)構(gòu)成。圖1顯示是它的系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)功能主要包括溫濕度的采集，LCD液晶顯示屏顯示溫濕度參數(shù)，LCD顯示特殊短信的內(nèi)容及電話號碼，向移動終端發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)，接受特殊短信息等。系統(tǒng)工作時，先由上位機(jī)給GSM發(fā)送能夠識別的內(nèi)容代碼，單片機(jī)發(fā)送開始采集溫濕度的指令，溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，并在液晶顯示屏上顯示，數(shù)據(jù)同時傳給與單片機(jī)相連的GSMSIM300模塊。監(jiān)控終端有上位機(jī)手機(jī)移動終端組成，手機(jī)接收到由GSM模塊經(jīng)發(fā)短信方式來的數(shù)據(jù)，并讀取顯示。本設(shè)計中的單片機(jī)選用STC12C5A60S2，GSM模塊選用SIM300，溫濕度傳感器選用DHT11?！?】圖1系統(tǒng)原理圖4.1.1主要硬件電路設(shè)計1.電源設(shè)計本系統(tǒng)的電源電路如圖2所示，該電路具備2種供電方式：其中POWER1為外接直流9V供電電源，POWER2為外接5V直流電源，POWER1通過開關(guān)KP進(jìn)行選擇。POWER1為9V的直流電，通過ACadapter將輸入的100~240V的交流電轉(zhuǎn)為9V直流電輸出。輸出的9V電源不能直接給個芯片進(jìn)行供電，采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805將其轉(zhuǎn)成為穩(wěn)定的5V的電源。二極管用于整流，C1、C2為濾波電容，取100μF。C3主要用于濾波輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)，取典型值0.1Μf。LED1為電源指示燈，其直接連接的LED1的限流電阻R31取200Ω。POWER2是通過USB連接到PC機(jī)獲得的電壓，其電壓值為5V，可以直接供電?！?3】圖2電源電路2.溫濕度傳感器電路溫濕度傳感器模塊的功能是在接收到單片機(jī)采集溫濕度的指令后，開始采集當(dāng)前的溫濕度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)返回給單片機(jī)。他得溫濕度傳感器電路圖如圖3所示。圖3溫濕度傳感器電路3.單片機(jī)電路圖4所示是本系統(tǒng)腫的單片機(jī)電路，該電路采用內(nèi)部時鐘方式。電路中的電容C5、C6起穩(wěn)定震蕩、快速起振的作用，電容取30pF。系統(tǒng)中需要采用串口，選用晶振頻率為11.0590MHz的晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖。復(fù)位電路是單片機(jī)內(nèi)電路的初始化操作，是單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始工作。只要給單片機(jī)的RESET引腳加上兩個機(jī)器周期以上的高電平信號，就可以使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)電源開始供電時，復(fù)位電路在上電自動復(fù)位狀態(tài)上工作，通過外部復(fù)位電路的電容充電才得以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)時，可以按鍵復(fù)位?！?4】圖4單片機(jī)電路4.1.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)的主程序流程圖如圖5所示。圖6所示是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程圖。其主流程如下：發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)顯示溫濕度顯示短信內(nèi)容及號碼收到短信按鍵1初始化按鍵2LCD顯示發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)顯示溫濕度顯示短信內(nèi)容及號碼收到短信按鍵1初始化按鍵2LCD顯示開始開始 Y N Y N 圖5系統(tǒng)主程序流程圖啟動A/D送出通道號送通道號初值送采集數(shù)據(jù)地址采集程序啟動A/D送出通道號送通道號初值送采集數(shù)據(jù)地址采集程序讀A/D數(shù)據(jù)讀A/D數(shù)據(jù)修改地址及通道號修改地址及通道號各通道采集一次各通道采集一次 NY返回返回 圖6采集程序流程#include“STC_NEW_8051.H”#include“uart.h”#include“misc.h”#include“key.h”#include“l(fā)cd1602.h”#include“timer.h”#include“stdio.h”#include“string.h”#include“sms.h”#include“dht11.h”unsignedcharlcdbuf(16);unsignedcharlcdbuf2(16);unsignedchartemp_var=0;//全局臨時輔助變量，任何函數(shù)（除中斷外）可用unsignedchardisp_type=0;//該變量的內(nèi)容決定當(dāng)前液晶上顯示的內(nèi)容，由按鍵處理函數(shù)來改變//主函數(shù)voidmain(){//初始化外設(shè)init_1602();//液晶display_string(0,1,”inituart...”);init_uart();//串口display_string(0,1,”initkey...”);init_key();//按鍵display_string(0,1,”startgprs...”);start_gprs();//檢查模塊是否已開機(jī)display_string(0,1,”initgprs...”);init_gprs();//初始化模塊，獲取信號強(qiáng)度，運(yùn)營商等信息display_string(0,1,”inittimer...”);init_timer0();//初始化定時器display_string(0,1,“initdone!”);//進(jìn)入主循環(huán)，該循環(huán)永不退出while(1){//有按鍵按下if(key_pending){//processkeysif(key_code==MENU){disp_type=0;//displaygprsstatus}elseif(key_code==UP){disp_type=1;//displaymeterinfo}//clearflagKey_pending=0;}//串口收到消息，由于本系統(tǒng)中郵模塊主動發(fā)送的信息一般都忽略，此處一般不作處理if(rx_data_pending){rx_data_pending=0;temp_var=0;while(rx_rear<rx_head){rx_rear++;}}//顯示當(dāng)前溫濕度，溫濕度信息已在在采集事件觸發(fā)后填入lcdbuf和lcdbuf2中，此處僅顯示即可if(timer_int_status&&(disp_type==0))//溫濕度信息讀數(shù){timer_int_status=0;clear_lcd();display_string(0,1,lcdbuf2);}if(timer_int_status&&(dis_type==1))//顯示新短信內(nèi)容和手機(jī)號碼{timer_int_status=0;if(new_sms==0){clear_lcd();display_string(0,0,“NoMessage”);display_string(0,0,“Available!”);}elseif(new_sms==1){clear_lcd();display_string(0,0,short_message);diaplay_string(0,1,phone_num);new_sms=2;//charflag}}if(timer_int_check){timer_int_check=0;//檢查有無新短信get_new_sms();}if(timer_int_2s){timer_int_2s=0;read_dht11();//讀取溫濕度信息//將讀到的溫濕度值轉(zhuǎn)換為字符串存入緩沖區(qū)中用于顯示sprintf(lcdbuf,“temp:%d”,(unsignedint)dht11data(2));sprintf(lcdbuf2,“Humi:%d”,(unsignedint)dht11data(0));}}}第5章總結(jié)畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，這次的畢業(yè)論文設(shè)計讓我學(xué)到了很多沒有接觸過的其他專業(yè)知識，經(jīng)過這次的設(shè)計讓我感到收獲良多，讓我在以后的就業(yè)道路上打下了良好的基礎(chǔ)，知道了知識學(xué)到手里的才是自己的，不懂就去自己查找解決遇到實(shí)在解決不了的問題時去咨詢自己的導(dǎo)師。使我的經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。通過這次的課題設(shè)計和研究，讓我得到了一次非常難得的理論和實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，讓我能夠把理論運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，來完成這次課題。在這次的畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中經(jīng)過了導(dǎo)師和專業(yè)老師的悉心教導(dǎo)下，對于單片機(jī)的相關(guān)知識、電路的相關(guān)知識、傳感器的相關(guān)知識，給本次設(shè)計帶來了很多啟發(fā)和實(shí)際應(yīng)用，也讓我從只知道基礎(chǔ)知識延伸到了已經(jīng)能夠簡單掌握的地步，并且在本次的設(shè)計中讓我學(xué)到了很多精神，要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、要不怕困難、要堅持不懈的學(xué)習(xí)知識，這次的設(shè)計對我的實(shí)際能錄得到了一次提升，也對我在步入社會的途中起到了很大的作用雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對設(shè)計有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求，提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實(shí)際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。從不知道畢業(yè)論文怎么寫，到順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計，這給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。系統(tǒng)的設(shè)計是通過短消息的收發(fā)實(shí)現(xiàn)對溫濕度進(jìn)行測量的，并利用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)時地給手機(jī)用戶發(fā)送短信，以引起遙控測量的效果。實(shí)際上，本系統(tǒng)不僅能夠?qū)貪穸冗M(jìn)行自動采集，更可以遠(yuǎn)程檢測，甚至是更遠(yuǎn)程傳遞，因而有著一定的應(yīng)用和參考價值。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實(shí)際能力的一次提升，也會對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。

在這次的畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中我也要感謝我的同學(xué)們，是他們給了我思路上的建議讓我有了這篇論文，也有很多的問題詢問了同學(xué)，經(jīng)過他們的講解讓我知道了如何去做好一篇畢業(yè)設(shè)計，感謝他們對我的幫助讓我可以有一個愉快的氛圍去去完成這篇論文。最后再次謝謝導(dǎo)師和專業(yè)老師以及同學(xué)們，是你們的悉心教導(dǎo)加上幫助，使我的這篇論文能夠順利的完成，專業(yè)老師對我的嚴(yán)格教學(xué)態(tài)度、給予我豐富的知識、無私奉獻(xiàn)的給了我使我深受啟迪。從我敬愛的導(dǎo)師身上，我學(xué)到了一個人要踏實(shí)、勤奮、好學(xué)、肯努力去完成自己所要完成的事的精神。然后是我的同學(xué)們有了你們我才能不會苦惱著自己沒有思路可以有一個愉快的氛圍，最后我要向我的專業(yè)老師、導(dǎo)師、同學(xué)們表達(dá)由衷的感謝。致謝本論文在姬紅旭導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。姬導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無法、平易近人的人格魅力對本人影響深遠(yuǎn)。不僅使本人樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理。本次論文從選題到完成，每一步都是