基于GTM900遠(yuǎn)程溫濕度遙測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013 2014學(xué)年第 一 學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì) 課題名稱： 基于gtm900遠(yuǎn)程溫濕度遙測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013.10.1 - 2013.11.30 系 部： 電子信息工程系 班 級(jí)： 1101電子信息 姓 名： 殷憲虎 指導(dǎo)教師： 徐秋 總目錄 第一部分 任務(wù)書(shū) 第二部分 開(kāi)題報(bào)告 第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 i 第 一 部 分 任 務(wù) 書(shū) ii 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)iii iv 第 二 部 分 開(kāi) 題 報(bào) 告 v 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程 系14屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告書(shū)（表1）vi vii viii 基于gtm900遠(yuǎn)程溫濕度遙測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、殷憲虎1101電子信息 摘要:本課題設(shè)計(jì)的是一種基于gsm模塊利用單片機(jī)來(lái)檢測(cè)空氣溫濕度智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度和濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，使我們可以實(shí)時(shí)了解野外的溫濕度情況。關(guān)鍵詞 stc89c52 dht21 gtm900b at指令 短信 design of gtm900 remote telemetry system based ontemperature and humidityxianhu yin1101 electronics and informationabstract:this topic is the design of a gsm module using single c

3、hip 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 humidity field. this paper uses stc89c52 micro

4、 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 send the data to the mobile phone testing, to a

5、chieve accurate measurement and control of temperature and humidity on the field environment.key words: stc89c52 dht21 gtm900b at command message ix 目 錄第一章 緒論. 11.1項(xiàng)目背景與意義. 11.2系統(tǒng)要求及設(shè)計(jì)所要完成的工作. 1第二章 gsm 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介 . 32.1 gsm網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 . 32.2 sms通信原理. 32.3 at指令簡(jiǎn)介 . 42.4 短消息的編碼方式. 52.4.1 at指令的 text mode . 52.4

6、.2 pdu 結(jié)構(gòu). 62.5 sim卡 . 72.5.1 sim卡簡(jiǎn)介 . 72.5.2 sim卡電路 . 7第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì). 83.1設(shè)計(jì)任務(wù). 83.2設(shè)計(jì)要求. 83.3設(shè)計(jì)方案的選定. 83.3.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì). 83.3.2傳感器的選擇. 93.3.3顯示器選擇. 93.3.4 gsm模塊的選擇 . 103.4設(shè)計(jì)總體思路. 11第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì). 124.1單片機(jī)stc89c52最小系統(tǒng). 124.1.1主要特性說(shuō)明. 124.1.2引腳功能說(shuō)明. 134.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì). 154.1.4晶振電路設(shè)計(jì). 164.2 dht21溫濕度傳感器電路 . 16 x

7、 4.2.1 dht21簡(jiǎn)介 . 164.2.2 dht21引腳說(shuō)明 . 164.2.3 dht21模塊電路的設(shè)計(jì) . 174.3 lcd1602顯示模塊設(shè)計(jì). 184.3.1 1602字符液晶簡(jiǎn)介. 184.3.2 1602字符液晶引腳說(shuō)明. 194.3.3 1602液晶模塊電路設(shè)計(jì). 214.4報(bào)警電路設(shè)計(jì). 224.6 gtm900b網(wǎng)絡(luò)模塊電路的設(shè)計(jì) . 224.6.1 gtm900b模塊簡(jiǎn)介 . 224.6.2 gtm900b模塊引腳說(shuō)明 . 234.6.3 gtm900b模塊電源電路設(shè)計(jì) . 244.6.4 gtm900b模塊的測(cè)試 . 244.6.5 gtm900b模塊與單片機(jī)連

8、接電路設(shè)計(jì) . 274.7 系統(tǒng)整體硬件電路的設(shè)計(jì). 27第五章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì). 295.1編程思想. 295.2系統(tǒng)整體流程圖. 295.3模塊主要程序代碼. 305.3.1 dht21數(shù)字溫濕度傳感器初始化 . 305.3.2 報(bào)警函數(shù). 365.3.3 gtm900初始化 . 365.3.4 主函數(shù). 395.4 芯片的燒寫過(guò)程. 42第六章 實(shí)物焊接與調(diào)試. 446.1焊接準(zhǔn)備. 446.1.1焊前準(zhǔn)備. 446.1.2焊接步驟. 44焊接的基本操作方法：. 44 xi 6.1.3操作后檢查. 446.2 實(shí)物調(diào)試. 456.2.1實(shí)物調(diào)試過(guò)程. 45結(jié)束語(yǔ). 46致謝. 47參考

9、文獻(xiàn). 48附錄一 系統(tǒng)總電路圖. 49附錄二 設(shè)計(jì)源程序代碼. 50 xii第一章 緒論第一章 緒論1.1項(xiàng)目背景與意義在現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)方面，溫度和濕度都是不能忽視的重要因素，甚至起到?jīng)Q定性作用。隨著科技的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，溫濕度監(jiān)測(cè)已成為各行各業(yè)安全生產(chǎn)和減少損失采取的重要措施之一。尤其是在野外的環(huán)境下，傳統(tǒng)元器件組成的電路復(fù)雜，且溫濕度采集周期長(zhǎng)，成本高，并且遠(yuǎn)程智能化低，易受干擾等缺點(diǎn)，造成數(shù)據(jù)采集困難。此外，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)需要以數(shù)字化方式進(jìn)行處理，顯然傳統(tǒng)的測(cè)量方式難以完成。數(shù)字溫濕度傳感器dht21解決了這一問(wèn)題，它具有數(shù)字化輸出、精度高、響應(yīng)速度快、卓越

10、的長(zhǎng)期穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。但是為了能夠及時(shí)的掌握野外溫濕度的變化，于是我們就思考如何在溫濕度發(fā)生異常的情況下，能自動(dòng)快速地監(jiān)測(cè)到溫濕度的變化，隨后快速向監(jiān)測(cè)者匯報(bào)，以便采取相應(yīng)的措施來(lái)應(yīng)對(duì)。針對(duì)上述的思考，有針對(duì)性的提出了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基于gtm900b網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅有效地解決了傳統(tǒng)溫濕度監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)和不足，而且采用了遠(yuǎn)程報(bào)警和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)理念。1.2系統(tǒng)要求及設(shè)計(jì)所要完成的工作溫濕度遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字溫濕度傳感器dht21的控制，以及將dht21所測(cè)得的數(shù)據(jù)用lcd1602液晶顯示出來(lái)，并且先對(duì)野外的溫濕度正常范圍進(jìn)行設(shè)置，若超出正常范圍，則會(huì)報(bào)警，繼而通

11、過(guò)gtm900b網(wǎng)絡(luò)模塊將報(bào)警信息發(fā)到監(jiān)測(cè)手機(jī)上。本系統(tǒng)主要包括主控模塊、溫濕度采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、gsm模塊、以及系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。溫濕度傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的捕捉與轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)。1揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)：1、lcd1602能顯示當(dāng)前溫濕度；2、按鍵能夠調(diào)節(jié)溫濕度的范圍；3、超過(guò)設(shè)定的溫濕度范圍能夠報(bào)警；4、能夠通過(guò)gsm模塊發(fā)送至監(jiān)測(cè)手

12、機(jī)。 2第二章 gsm網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介第二章 gsm 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介2.1 gsm網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介gsm全名為：global system for mobile communications，中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，俗稱"全球通"，是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開(kāi)發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。目前，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通各擁有一個(gè)gsm網(wǎng)，為世界最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。眾所周知的gsm，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過(guò)200個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過(guò)10億人正在使用gsm電話。gsm較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的

13、不同是他的信令和語(yǔ)音信道都是數(shù)字式的，因此gsm被看作是第二代(2g)移動(dòng)電話系統(tǒng)。gsm系統(tǒng)包括 gsm 900（900mhz）、gsm1800（1800mhz） 及 gsm1900（1900mhz）等幾個(gè)頻段。我國(guó)于20世紀(jì)90年代初引進(jìn)采用此項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用蜂窩模擬移動(dòng)技術(shù)，即第一代gsm技術(shù)（2001年12月31日我國(guó)關(guān)閉了模擬移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）。gsm（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）是一種廣泛應(yīng)用于歐洲及世界其他地方的數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)。gsm使用的是時(shí)分多址的變體，并且它是目前三種數(shù)字無(wú)線電話技術(shù)（tdma、gsm和cdma）中使用最為廣泛的一種。gsm將資料數(shù)字化，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，然后與其

14、它的兩個(gè)用戶數(shù)據(jù)流一起從信道發(fā)送出去，另外的兩個(gè)用戶數(shù)據(jù)流都有各自的時(shí)隙。gsm實(shí)際上是歐洲的無(wú)線電話標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)gsm mou聯(lián)合委員會(huì)報(bào)道，gsm在全球有15億的用戶，遍布140多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。gsm系統(tǒng)有幾項(xiàng)重要特點(diǎn)：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號(hào)碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量低。其技術(shù)最成熟及先進(jìn)，并且具有可開(kāi)通的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)種類多、手機(jī)接續(xù)速度快、通話質(zhì)量好、安全保密性能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、可國(guó)際自動(dòng)漫游等諸多優(yōu)點(diǎn)。2.2 sms通信原理gsm的短消息業(yè)務(wù)sms(short message service)與話音傳輸及傳真一樣同為

15、數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)，它通過(guò)gsm通信網(wǎng)所特有的無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸，經(jīng)短消息業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和前轉(zhuǎn)功能，每個(gè)短消息的信息量限制為140個(gè)八位組(7比特編碼為160個(gè)字符)。傳送短消息業(yè)務(wù)的控制信道 3揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)為專用控制信道。它不用撥號(hào)建立連接，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，由短消息服務(wù)中心再發(fā)送給最終的用戶。這適于把每次采集到的數(shù)據(jù)隨時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心。短消息業(yè)務(wù)可以使網(wǎng)絡(luò)端知道被叫方是否已經(jīng)收到短消息，如果傳送失敗，被叫方?jīng)]有回答確切消息，網(wǎng)絡(luò)一側(cè)（短消息服務(wù)中心）會(huì)保留所傳的消息，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)被叫方能被叫通時(shí)，消息能被重發(fā)以確保被叫

16、方能收到。因此短消息業(yè)務(wù)作為gsm網(wǎng)絡(luò)的一種主要的電信業(yè)務(wù)，它的信息傳遞是可靠的。短消息業(yè)務(wù)分為兩種:一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息，在用戶之間傳送信息;另一種是小區(qū)廣播短消息，類似于以前的尋呼，定期在一定的區(qū)域4第二章 gsm網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介用戶能夠從命令行輸入所需的命令，如在windows7下的“超級(jí)終端”中建立一個(gè)與串口的連接便可使用at命令，也可直接用at命令設(shè)置串口屬性，通過(guò)串口控制調(diào)制解調(diào)器。at命令集從te或dte向ta或dce發(fā)送的。通過(guò)ta或te發(fā)送at命令來(lái)控制ms的功能，與gsm網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。用戶可以通過(guò)at命令來(lái)進(jìn)行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。gm

17、s模塊的通信全部采用at+xxx的格式完成。常見(jiàn)的at指令見(jiàn)表2-1。表2-1常見(jiàn)的at指令。2.4 短消息的編碼方式 2.4.1 at指令的 text modesms短信的編碼方式主要有三種方式:即block mode(塊模式)，text mode(文 5揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)本模式)和pdu(協(xié)議數(shù)據(jù)單元),模式。text mode 是純文本方式，可使用不同的字符集，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)也可用于發(fā)送中文短信，但國(guó)0d 91 68 81525254447f3 0008 a0 4569前序 目的號(hào)碼長(zhǎng)度 國(guó)際 目的手機(jī)號(hào)碼（兩位一反） 8bit方式 允許時(shí)間 短信長(zhǎng)度短信內(nèi)容6第二章 gsm網(wǎng)絡(luò)

18、基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介2.5 sim卡2.5.1 sim卡簡(jiǎn)介sim卡是（subscriber identity module 客戶識(shí)別模塊）的縮寫，也稱為智能卡、用戶身份識(shí)別卡，gsm數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)必須裝上此卡方能使用。它在一電腦芯片上存儲(chǔ)了數(shù)字移動(dòng)電話客戶的信息，加密的密鑰以及用戶的電話簿等sim卡接口示意圖圖2-2 所示為sim座接口電路圖，由圖可以看出sim座直接與gtm900模塊的連接電路，在需要的地方加了電容進(jìn)行濾波處理。圖2-2為sim座接口電路。 圖2-2 sim卡座接口電路 7揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)任務(wù)基于單片機(jī)控制gsm模塊gtm900b實(shí)現(xiàn)對(duì)

19、野外溫濕度的監(jiān)測(cè)、顯示、報(bào)警，以及數(shù)據(jù)的發(fā)送等功能。3.2設(shè)計(jì)要求1、上電顯示溫濕度值。能夠通過(guò)lcd1602顯示當(dāng)前的溫濕度，并且能夠通過(guò)上下限的設(shè)置，達(dá)到超值報(bào)警的目的。2、按鍵調(diào)節(jié)。能夠通過(guò)按鍵對(duì)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制溫濕度的最佳范圍。3、數(shù)據(jù)報(bào)警發(fā)送。能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送至檢測(cè)手機(jī)。3.3設(shè)計(jì)方案的選定3.3.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)有五個(gè)模塊組成：主控制器、數(shù)字溫濕度傳感器模塊、報(bào)警電路模塊、按鍵電路模塊、顯示電路模塊、以及gsm發(fā)送模塊。如圖3-1總體電路框圖所示： 傳送數(shù)據(jù)超值報(bào)警接收顯示 觸發(fā)串口通信設(shè)置上下限媒介 圖3-1總體電路框圖主控制器的功能由單片

20、機(jī)來(lái)完成，主要負(fù)責(zé)處理數(shù)字溫濕度傳感器送來(lái)數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示模塊。數(shù)據(jù)溫濕度傳感器主要用來(lái)采集周圍環(huán)境參數(shù)，并把所采集的參數(shù)送向主控制器。按鍵電路主要用以調(diào)整溫濕度上限值。報(bào)警電路是用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)gsm模塊會(huì)向監(jiān)測(cè)手機(jī)發(fā)送短信，用來(lái)判斷 8第三章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)周圍環(huán)境的溫度或濕度是否超出設(shè)定值。顯示電路主要用lcd1602液晶顯示。3.3.2傳感器的選擇傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。方案一：采用熱電阻溫度傳感器和hos-201濕敏傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的元件?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)是精度高、測(cè)量

21、范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)監(jiān)測(cè)中高精密測(cè)量和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受磁場(chǎng)影響大。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。hos-201濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1v以下，頻率為50hz1khz，測(cè)量范圍為0100%rh，工作溫度范圍為050，阻抗在75%rh（25）時(shí)為1m。這種傳感器原是用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)才具有良好

22、的線性，從而有效的利用其線性特性，而且它還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度-3050的要求。方案二：采用dht21溫濕度傳感器。dht21數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)ntc測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越，超快響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，我們選擇方案二作為本系統(tǒng)的溫濕度傳感器。3.3.3顯示器選擇顯示器主要用來(lái)顯示溫度和濕度。方案一：采用led數(shù)碼管。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管工作，其中4

23、個(gè)數(shù)碼管用來(lái)顯示溫度值，4個(gè)用來(lái)顯示濕度值。用兩片74ls573鎖存器分別控制段碼和位碼。通過(guò)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，起到實(shí)時(shí)顯示功能。led數(shù)碼管亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定，從而得到了廣泛的應(yīng)用。9揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)方案二：采用1602液晶屏。液晶屏顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形、液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在手提電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、pda移動(dòng)通信等眾多領(lǐng)域。相對(duì)而言，液晶顯示器顯示質(zhì)量高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，而且其電路設(shè)計(jì)

24、簡(jiǎn)單，操作更加方便。因此，我們選擇方案二。3.3.4 gsm模塊的選擇gsm模塊主要是用來(lái)發(fā)送溫濕度監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。方案一：采用西門子公司生產(chǎn)的tc35i tc35i是德國(guó)siemens（西門子）公司的一款雙頻900/1800mhz高度集成的gsm模塊。新版西門子工業(yè)gsm模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí)gsm模塊，工作在egsm900和gsm1800雙頻段，電源范圍為直流3.34.8v ，電流消耗休眠狀態(tài)為3.5ma，空閑狀態(tài)為25ma，發(fā)射狀態(tài)為300ma(平均)，2.5a峰值；可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào), 功耗在egsm900(4類)和gsm1800(1類)分別為2w和1w ，通過(guò)接口連接器和天線

25、連接器分別連接sim卡讀卡器和天線。sim電壓為3v/1.8v，tc35i的數(shù)據(jù)接口(cmos電平)通過(guò)at命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率為300b/s115kb/s , 自動(dòng)波特率為1.2kb/s115kb/s。它支持text和pdu格式的sms(short message service,短消息),可通過(guò)at命令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù).方案二：采用華為公司生產(chǎn)的gtm900bgtm900-b是華為公司的一款雙頻egsm900/gsm1800雙頻的gsm模塊，品質(zhì)卓越的通信模塊。接收靈敏度<-106dbm，正常工作溫度-2070，電源工作電壓3.3v4.8v（推薦值3.8v

26、），兼容gsm/gprs phase2/2+支持華為gt800協(xié)議，支持gsm標(biāo)準(zhǔn)at指令，以及華為擴(kuò)展的命令v2.5 at命令。40pin fpc連接器uart 接口（最大串口速率可達(dá)115200bit/s）uart接口。標(biāo)準(zhǔn)sim 卡接口（1.8或3v）兩路模擬音頻接口電源接口gsc射頻天線連接器，支持fr、efr、hr 和amr 的語(yǔ)音編碼支持免提通話，提供回聲抑制功能，短消息業(yè)務(wù)，支持mo 和mt 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和小區(qū)廣播短消息模式支持text 和pdu。gprs 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，gprs class 10 編碼方式cs1，cs2，cs3，cs4 最高速率可達(dá) 10第三章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)85.6k

27、bit/s ，支持pbcch 內(nèi)嵌tcp/ip 協(xié)議，提供大容量緩存電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持來(lái)電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持、呼叫等待、三方通話等集群功能。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，就是將數(shù)據(jù)發(fā)送至檢測(cè)手機(jī)，兩種gsm模塊都支持文本模式和中文模式，相比較而言，gtm900靈敏度比較高，同時(shí)價(jià)格較tc35i便宜，因此本設(shè)計(jì)選擇方案二的gtm900模塊。3.4設(shè)計(jì)總體思路設(shè)計(jì)的總體思路：溫濕度的采集溫濕度的處理溫濕度的顯示溫濕度超值報(bào)警數(shù)據(jù)的發(fā)送。主要采用單片機(jī)模塊來(lái)控制數(shù)字溫濕度傳感器dht21采集數(shù)據(jù)，通過(guò)液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)用按鍵可以設(shè)計(jì)溫濕度上下限，若超值將會(huì)報(bào)警，同時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)手機(jī)。 11揚(yáng)州

28、工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)總思路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制住溫濕度的采集、溫濕度的處理、溫濕度的顯示以及溫濕度超值報(bào)警，通過(guò)串口用gsm模塊將報(bào)警數(shù)據(jù)發(fā)送。主要采用數(shù)字溫濕度傳感器dht21采集數(shù)據(jù)，通過(guò)液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)用按鍵可以設(shè)計(jì)溫濕度上下限，若超值將會(huì)報(bào)警，同時(shí)會(huì)觸發(fā)gsm模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)手機(jī)。4.1單片機(jī)stc89c52最小系統(tǒng)stc89c52是一種高性能、低功耗的cmos八位微控制器，具有8k在系統(tǒng)在線可編程flash存儲(chǔ)器，使用atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品引腳和指令完全兼容。片上flash允許rom在系統(tǒng)可編

29、程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使其為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活的解決方案。4.1.1主要特性說(shuō)明1. 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；2. 工作電壓：5.5v3.3v（5v 單片機(jī)）/3.8v2.0v（3v 單片機(jī)）；3. 工作頻率范圍：040mhz；4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8k 字節(jié) ；5. 片上集成 512 字節(jié) ram ；6. 通用 i/o 口（32 個(gè)）復(fù)位后為：p1/p2/p3/p4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， p0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 i/o 口用時(shí)，需加上拉電阻；7. is

30、p（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（rxd/p3.0,txd/p3.1）直接下載用戶程序；8. 具有 eeprom 功能；9. 具有看門狗功能 ；10. 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 t0、t1、t2；11. 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，power down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；12. 通用異步串行口（uart），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) uart； 12第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)13. 工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)）；4.1.2引腳功能說(shuō)明stc89c52的引腳圖和實(shí)

31、物圖如圖4-1所示。 （a）stc89c52引腳圖 （b）stc89c52實(shí)物圖圖4-1 stc89c52引腳圖和實(shí)物圖vcc（40 引腳）：電源電壓vss（20 引腳）：接地p0 端口（p0.0p0.7 ，3932 引腳）：p0 口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位雙向 i/o 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl 負(fù)載，對(duì)端口p0寫入每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，p0 口p1.0 和 p1.1 引腳復(fù)用功能13揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)p2 端口（p2

32、.0p2.7，2128 引腳）：p2 口是一個(gè)帶p3 口引腳復(fù)用功能 復(fù)用功能rst（9 引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效， 用來(lái)完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，rst 引腳輸出 14 第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 auxr（地址 8eh）上的 disrto 位可以使此功 能無(wú)效。disrto 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ale/ prog（30 引腳）地址鎖存控制信號(hào)：（ale）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale 以晶振

33、六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部 定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale 脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址位8eh的sfr的第0位置“1” ，ale操作將無(wú)效。這一位置“1” ，ale僅在執(zhí)行movx 或 mov 指令時(shí)有效。否則，ale將被微弱拉高。這個(gè)ale使能標(biāo)志位（地址位 8eh 的 sfr 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。pse n（29引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（psen）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) stc89c52rd 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， psen在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，

34、 psen將不被激活。ea/vpp（31 引腳）：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000h到 ffffh 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，a必須接 gnd。注意加密方式 1 時(shí)，a將 xtal2（18 引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。4.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)rst引腳是單片機(jī)復(fù)位端，高電頻有效。在引腳端輸入至少連續(xù)兩個(gè)單片機(jī)周期的高電頻，單片機(jī)復(fù)位。使用時(shí)，在引腳與vss引腳之間接一個(gè)10k的下拉電阻，與vcc引腳之間接一個(gè)約10f的電解電容，即可保證上電自動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用上點(diǎn)復(fù)位方式，電路如圖4-2所示。 圖4-2 復(fù)位電路15揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4.1.4晶振電路設(shè)計(jì)單片機(jī)晶振的

35、作用是為系統(tǒng)穩(wěn)定提供周期性的時(shí)鐘信號(hào)，一個(gè)晶振通常是一個(gè)系統(tǒng)共享，以使系統(tǒng)各部分保持同步，有些通訊系統(tǒng)的射頻和基頻使用不同的晶振，而是通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率，可以用于同一個(gè)晶振項(xiàng)鏈的不同鎖相環(huán)來(lái)提供的。設(shè)計(jì)中晶振電路如圖4-3所示。 圖圖4-3 晶振電路4.2 dht21溫濕度傳感器電路4.2.1 dht21簡(jiǎn)介數(shù)字溫濕度傳感器dht21是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號(hào)輸出溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)，確保產(chǎn)品具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和極高的可靠性。傳感器包括一個(gè)ntc測(cè)溫元件和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè)性

36、能高的8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)dht21傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。4.2.2 dht21引腳說(shuō)明dht21的供電電壓為5v。傳感器上電后，要等待1s以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（vdd，gnd）之間可增加一個(gè)100nf的電容，用以去耦濾波。dht21的外觀與引腳分布

37、如圖4-4所示，各引腳功能如表4-3所示。16第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) （a）dht21的外觀圖 （b）dht21的引腳分布圖 圖4-4 dht21的外觀與引腳分布圖表4-3 dht21的引腳功能表4.2.3 dht21模塊電路的設(shè)計(jì)1、單總線接口data用于微處理器與dht21之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間5ms左右,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式: 40bit數(shù)據(jù)=16bit濕度數(shù)據(jù)+16bit溫度數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和例子： 接收40bit數(shù)據(jù)如下：濕度數(shù)據(jù) 溫度數(shù)據(jù) 校驗(yàn)和濕度高8位+濕度低8位+溫度高8位+溫度低8位=的末8位=校

38、驗(yàn)和 例如：0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110 濕度=65.2rh 溫度=35.1當(dāng)溫度低于0時(shí)溫度數(shù)據(jù)的最高位置1。用戶主機(jī)（mcu）發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,dht21從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,dht21發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集。空閑時(shí)總線為高電平，通訊開(kāi)單片機(jī)(mcu)拉低總線500us后釋放總線，延 17 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)20-40us后主機(jī)開(kāi)始檢測(cè)從機(jī)（dht21）的響應(yīng)信號(hào)。從機(jī)的響應(yīng)信號(hào)是一個(gè)80us左右的低電平，隨后從機(jī)在拉高總線80us左右代表即將進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送。高電平后就是數(shù)據(jù)位，每1bit數(shù)據(jù)都是由一個(gè)低電平時(shí)隙和一個(gè)高電平組成。低電平時(shí)隙就是一個(gè)50us左