現(xiàn)代溫室大棚智能設(shè)計(jì)

e菊州攵冠焜

現(xiàn)代溫室大棚智能設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)

設(shè)計(jì)報(bào)告

項(xiàng)目編號(hào):

指導(dǎo)教師:

組員:

摘要

本設(shè)計(jì)從使用簡(jiǎn)單、調(diào)整方便和功能完備出發(fā)，采用LPC1114處理器，開

發(fā)了全程菜單操作環(huán)境，以LCD12864液晶顯示，采用UAN-480射頻無線傳輸

數(shù)據(jù)。具有全中文提示和參數(shù)顯示設(shè)置，4X4行列式鍵盤輸入，采用了DS18B20

溫度傳感器、DHT11濕度傳感器和MG811二氧化碳傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚的

檢測(cè)。具有DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，人工設(shè)定溫室大棚環(huán)境條件，當(dāng)溫室大棚環(huán)

境發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過GSM模塊實(shí)現(xiàn)短消息報(bào)警，并自

動(dòng)控制風(fēng)機(jī)和除濕機(jī)工作，進(jìn)行溫室大棚的降溫和除濕，及植物浸水檢測(cè)。配備

無線煙感、無線門禁和水浸檢測(cè)器輸入，增強(qiáng)了倉庫防火防盜的能力，與移動(dòng)網(wǎng)

絡(luò)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)無人值守。

關(guān)鍵詞：LPC1114；LCD液晶；GSM;UAN-480

Abstract

Thisdesignfromthesimpletouse,easytoadjustandcompletefunctions,adopting

LPC1114processor,developedafullmenuoperatingenvironmenttoLCD12864liquid

crystaldisplay,afullChinesedisplaypromptsandparametersset,4X4determinant

keyboardinput,usingtheDS18B20temperaturesensor,DHT11humiditysensorsand

MG811carbondioxidesensortorealizethedetectionstorageenvironment.Withthe

DS1302realtimeclockdisplay,manualsettingswarehousestorageenvironmental

conditions,whenthestorageenvironmentchanges,thesystemautomaticallyrecordstest

data,throughtheGSMmoduleforSMSalarm,andautomaticcontroloffansand

dehumidifierswork,thegraindepotsinthecoolinganddehumidification.Equippedwith

awirelesssmokedetector,flooddetector,wirelessaccessandinput,andenhancethe

warehousefire,waterandsecuritycapacity,andthecombinationofmobilenetworksto

achieveunattended.

Keywords:LPC1114;LCD;GSM;Wirelessinpu

目錄

第1章緒論..................................................................1

1.1研究背景和意義....................................................1

1.2溫室大棚植物生長的條件...........................................1

第2章系統(tǒng)論證.......................................................4

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述......................................................4

2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)..........................................................5

第3章功能與指標(biāo)...........................................................7

3.1系統(tǒng)功能..........................................................7

3.2指標(biāo)..............................................................9

第4章硬件框圖............................................................11

4.1硬件構(gòu)成.........................................................11

4.2各模塊簡(jiǎn)介.......................................................11

4.2.1中央處理器使用模塊..............................................11

4.2.2電源模塊........................................................13

4.2.3LCD12864液晶顯示模塊..........................................13

424溫濕度模塊.......................................................14

4.2.5二氧化碳檢測(cè)模塊...............................................15

4.2.6鍵盤與指示燈模塊...............................................16

4.2.7UAN-480S射頻芯片..............................................17

4.2.8煙感與門禁模塊..................................................18

4.2.9水浸檢測(cè)電路....................................................20

4.2.10GSM模塊......................................................21

4.2.11執(zhí)行模塊.......................................................22

第5章軟件流程............................................................23

5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想.................................................23

5.2系統(tǒng)流程.........................................................23

第6章系統(tǒng)測(cè)試............................................................29

6.1測(cè)試方案..........................................................29

6.2測(cè)試設(shè)備.........................................................30

6.3測(cè)試結(jié)果.........................................................30

6.4結(jié)果分析.........................................................31

第7章實(shí)現(xiàn)功能............................................................33

第8章特色.................................................................34

參考文獻(xiàn)...................................................................35

附錄........................................................................36

第1章緒論

1.1研究背景和意義

民以食為天，蔬菜是人類生存的必需品。

我國對(duì)于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人

員在吸收發(fā)達(dá)國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機(jī)控制技

術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。無無線技術(shù)

的對(duì)該該項(xiàng)的應(yīng)用。之后，我國的溫室控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。

蔬菜含有大量的維生素，是人活得必須品。蔬菜是人們生活中必不可少的

食物之一。但是，對(duì)于蔬菜的營養(yǎng)價(jià)值，有些人卻了解得不甚清楚。蔬菜的

營養(yǎng)不可低估眾所周知，蔬菜可提供人體所必需的多種維生素和礦物質(zhì)，1990

年國際糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)人體必需的維生素C的90%、維生素A的60%來自蔬菜,

可見蔬菜對(duì)人類健康的貢獻(xiàn)。此外，蔬菜中還有多種多樣的植物化學(xué)物質(zhì)是

人們公認(rèn)的對(duì)健康有效的成分，如：類胡蘿卜素、二丙烯化合物、甲基硫化

合物等。目前果蔬中的營養(yǎng)素可以有效預(yù)防慢性、退行性疾病的多種物質(zhì)正

在被人們研究發(fā)現(xiàn)。所以溫室大棚的研究有著十分重要的意義。

1.2溫室大棚植物生長的條件

溫室大棚環(huán)境條件是指對(duì)植物生長所需溫度、濕度、二氧化碳及植物生長所

需水分。

1.溫度與植物生長的關(guān)系

植物只有在一定的溫度范圍內(nèi)才能夠生長。溫度對(duì)生長的影響是綜合的，它

既可以通過影響光合、呼吸、蒸騰等代謝過程，也可以通過影響有機(jī)物的合成和

運(yùn)輸?shù)却x過程來影響植物的生長，還可以直接影響土溫、氣溫，通過影響水肥

的吸收和輸導(dǎo)來影響植物的生長。由于參與代謝活動(dòng)的酶的活性在不同溫度下有

不同的表現(xiàn)，所以溫度對(duì)植物生長的影響也具有最低、最適和最高溫度三基點(diǎn)。

植物只能在最低溫度與最高溫度范圍內(nèi)生長。雖然生長的最適溫度，就是指生長

最快的溫度，但這并不是植物生長最健壯的溫度。

2.濕度與植物生長的關(guān)系

生長的最適溫度，就是指生長最快的溫度，但這并不是植物生長最健壯的溫

度。因?yàn)樵谧钸m溫度下，植物體內(nèi)的有機(jī)物消耗過多，植株反倒長得細(xì)長柔弱。

因此在生產(chǎn)實(shí)踐上培育健壯植株，常常要求低于最適溫度的溫度，這個(gè)溫度稱協(xié)

調(diào)的最適溫度。

3.二氧化碳與溫室大棚植物生長關(guān)系

光合作用CO2是必需物質(zhì)。光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代

謝,一切生物的生命活動(dòng)都直接或間接地依賴于光合作用制造的有機(jī)物和固定的

太陽能。呼吸作用分需要氧氣參加的有氧呼吸和無需氧氣參加的無氧呼吸。無氧

呼吸可生成酒精（如果實(shí)存久了會(huì)有酒味）或乳酸（如玉米胚），有氧呼吸生成

的是CO2和H2O,二者都能釋放能量。植物的光合作用為呼吸作用提供了物質(zhì)

基礎(chǔ)，呼吸作用為光合作用提供了能量和原料，它們二者是相互對(duì)立、相互依存、

互為條件的兩個(gè)過程，共處于一個(gè)統(tǒng)一體中，沒有光合作用合成的有機(jī)物，就不

可能有呼吸作用與氧反應(yīng)被分解的有機(jī)物，沒有光合作用釋放出的02,空氣中

也不可能有持續(xù)足夠供給生物呼吸的02,如果沒有呼吸作用釋放的能量，光合

作用也無法進(jìn)行，且呼吸作用釋放的CO2也是光合作用的原料之一。

4.浸水與溫室大棚的關(guān)系

植物對(duì)與水分在植物生長的不同階段有著不同的需求，如番茄和辣椒在育苗

期需足夠的水分來對(duì)植物進(jìn)行補(bǔ)充，而到結(jié)果以后就需少量的水分如果水分過大

會(huì)導(dǎo)致結(jié)果以后果實(shí)腐爛所以水分的多少對(duì)植物生長有至關(guān)重要的作用，不容忽

視。

5.防火、防盜與溫室大棚的關(guān)系

冬季本身是火災(zāi)高發(fā)季節(jié)，每年全國各地冬季火災(zāi)而遭受巨大損失。

溫室大棚管理和其他物品安全存在隱患，因此為了安全保管倉庫個(gè)各物品，

系統(tǒng)還添加了門禁檢測(cè)。

第2章系統(tǒng)論證

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

我國幅員遼闊，候環(huán)境變化很大，蔬菜的使用量相當(dāng)大，所以溫室大棚的建

設(shè)十分必要，適用范圍廣的溫室大棚智能控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)以ARM7為核心處理

器，通過DS18B20數(shù)字溫度傳感器、DHT11濕度傳感器和MG811二氧化碳傳感

器實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食倉庫溫度、濕度和C°2的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用UAN-480射頻無線傳輸數(shù)

據(jù)。系統(tǒng)可以對(duì)溫度、濕度和C°2進(jìn)行提前設(shè)定，在溫室大棚的環(huán)境發(fā)生變化超

過警戒時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與正常值進(jìn)行比較分析，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)

通過GSM實(shí)現(xiàn)短消息報(bào)警，及時(shí)通知工作人員，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)來調(diào)

節(jié)環(huán)境中的溫度。對(duì)于溫室大棚植物防浸水和防盜是必須的，所以本系統(tǒng)在糧情

監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上增加了無線煙霧傳感器、水浸檢測(cè)器和無線門禁。當(dāng)倉庫出現(xiàn)險(xiǎn)情

時(shí)，相應(yīng)的傳感器自動(dòng)報(bào)警，拉響警笛，GSM發(fā)送報(bào)警信息。

系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2-1所示。

圖2-1系統(tǒng)構(gòu)成框圖

2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)顯示和處理，借助移動(dòng)通信終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚環(huán)

境的檢測(cè)報(bào)警，實(shí)用方便，減少了傳統(tǒng)手動(dòng)檢測(cè)的工作量，增強(qiáng)了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理圖如圖2-2所示。

圖2-2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖

第3章功能與指標(biāo)

3.1系統(tǒng)功能

1.GSM模塊：

GSM900:上行（MH2）890-915;下行（MHz）935-960。模塊

供電電壓：各種報(bào)警信息以短心消息經(jīng)過處理器處理后，處理器控

5-12V0

制GSM將信息發(fā)送至手機(jī)終端。

2.UAN-480:主要解決采集傳輸距離問題，采集遠(yuǎn)端的各種基本參數(shù)，如溫

度、濕度等。采集后由模塊透?jìng)鞯街魈幚砥鹘邮斩?，然后將?shù)據(jù)送給主處理器。

3.溫度模塊：

⑴鍵盤可設(shè)置溫度上、下限值，采用DS18B20采集溫度。

⑵如果溫度超過設(shè)置上限溫度，溫度過高。降溫設(shè)備工作，風(fēng)扇打開。

（3）如果溫度超過設(shè)置下限溫度，溫度過低。升溫溫設(shè)備工作，打開日光

燈（實(shí)驗(yàn)?zāi)M設(shè)備）。

（4）如果溫度超過設(shè)定上、下限值。系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，GSM將報(bào)警信息

發(fā)送至個(gè)人用戶終端（手機(jī)）。系統(tǒng)報(bào)警喇叭報(bào)警。

4.濕度模塊：

⑴鍵盤可設(shè)置溫度上、下限值，采用DHT11采集濕度。

⑵如果濕度超過設(shè)置上限濕度，濕度過高。降濕設(shè)備工作，風(fēng)扇打開。

（3）如果濕度超過設(shè)定上限值。系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，GSM將報(bào)警信息發(fā)送

至個(gè)人用戶終端（手機(jī)）。系統(tǒng)報(bào)警喇叭報(bào)警。

5.二氧化碳模塊：

⑴鍵盤可設(shè)置二氧化碳上限值，采用MG811采集二氧化碳。

(2)如果二氧化碳超過設(shè)置上限二氧化碳，二氧化碳過高，會(huì)引起人員安

全問題。降二氧化碳濃度設(shè)備工作，風(fēng)扇打開，進(jìn)行通風(fēng)。

(3)如果二氧化碳超過設(shè)定上限值。系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，GSM將報(bào)警信息

發(fā)送至個(gè)人用戶終端(手機(jī))。系統(tǒng)報(bào)警喇叭報(bào)警。

6.無線浸水檢測(cè)模塊：

植物對(duì)與水分在植物生長的不同階段有著不同的需求，如番茄和辣椒在育苗

期需足夠的水分來對(duì)植物進(jìn)行補(bǔ)充，而到結(jié)果以后就需少量的水分如果水分過大

會(huì)導(dǎo)致結(jié)果以后果實(shí)腐爛所以水分的多少對(duì)植物生長有至關(guān)重要的作用，不容忽

視。

7.無線煙霧檢測(cè)模塊：

無線煙霧傳感器采集煙霧是否超過臨界值。采用無線PT2272接受芯片。

如果超過表明有火災(zāi)發(fā)生，傳感器將信息發(fā)送給中央處理器。處理器經(jīng)過處

理，通過GSM將火災(zāi)信息發(fā)送至手機(jī)終端。喜用噴水繼電器打開。

8.無線門禁檢測(cè)：

無線門禁檢測(cè)器檢測(cè)門是否被打開。采用無線PT2272接受芯片。如果門

被打開，檢測(cè)器將信息發(fā)送至中央處理器，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理，通過GSM

將信息發(fā)送至手機(jī)終端。

9.參數(shù)設(shè)定及顯示。

⑴采用4X4鍵盤，對(duì)溫度、濕度和二氧化碳上下限設(shè)置。

⑵鍵值設(shè)置和傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)狀態(tài)及數(shù)據(jù)處理結(jié)果在12864中文

液晶上顯示。

3.2指標(biāo)

1.電源：3.3-18Vo

2.工作電流：靜態(tài)監(jiān)控：＜=18mA報(bào)警：〈=10mA。

3.溫度傳感器：數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。工作溫度范圍-55-125C。采集

精度0.01%。工作電壓：5±0.1Vo本系統(tǒng)中溫度工作范圍-10-40C。

4.濕度傳感器：數(shù)字式濕度傳感器DHT111。工作濕度范圍：20%?90%。

?

采集精度0.01%。工作電壓：5±0.1Vo本系統(tǒng)中溫度工作范圍60%90%。

5.二氧化碳傳感器：模擬傳感器。工作范圍：300-10000mmp.采集精確度5%。

工作電壓：6±0.1Vo本系統(tǒng)中溫度工作范圍300-4000mmp。該系統(tǒng)二氧化碳范

圍：1000~4000mmpo

6.UAN-480:中心工作頻段，實(shí)際工作頻率為472-486MHZ；可供通信信道為

116個(gè)。工作電壓：5±0.25Vo采用波特率為9600,傳輸距離為1200m。

7.GSM延遲發(fā)送時(shí)間2-3秒。

8.無線門禁檢測(cè):工作電壓:DC5V±0.2V;工作頻率:315MHz/433.92MHz;

調(diào)制方式:ASK/OOK;調(diào)制速率:2Kbit/s；工作靈敏度:-100dBm;解碼芯片:2272。

9.無線煙感檢測(cè)：工作電壓:DC5V±0.2V;工作頻率:315MHz/433.92MHz;

調(diào)制方式:ASK/OOK;調(diào)制速率:2Kbit/s；工作靈敏度:-100dBm;解碼芯片:2272。

10.無線浸水檢測(cè)：工作電壓:DC5V±0.2V;工作頻率:315MHz/433.92MHz;

調(diào)制方式:ASK/OOK;調(diào)制速率:2Kbit/s；工作靈敏度:-100dBm;解碼芯片:2272。

注：各個(gè)無線設(shè)備地址碼的原則：不同的模塊依靠不同的地址碼加以區(qū)分。

以提高個(gè)模塊之間的抗干擾。

第4章硬件框圖

4.1硬件構(gòu)成

硬件構(gòu)成框圖如圖4-1所示。

溫濕度檢測(cè)

電源模塊

模塊

12864顯示模UART射頻模

塊塊

鍵盤輸入模

報(bào)警模塊

塊中央處理

C02檢測(cè)模塊器模塊GSM模塊

煙感接收模水浸檢測(cè)模

塊塊

時(shí)鐘模塊指示燈模塊

圖4-1硬件構(gòu)成圖

4.2各模塊簡(jiǎn)介

4.2.1中央處理器使用模塊

MUnkUSBftll傷真調(diào)試接口電源指示燈用戶自定義布線儀

二

二

之▼3J331m5

一6

￡L;--

§CN5LPC1114￡ofpo

OOOOOOOOCL一O000QO

OlOOOOOOO

?L(X

回e<?2o

㈠了[ofbbooooo?

川k

e?pi8oooooooe

Oooooooo

?ooooooo?

3川川1111rzooooooee

oooooooe

MLink功能拒小t1

圖4-2LPC1114最小系統(tǒng)模塊實(shí)物圖

在本比賽中對(duì)LPC1114的使用發(fā)現(xiàn)該處理器編譯環(huán)境簡(jiǎn)單明了。處理器工作

穩(wěn)定。

1.存儲(chǔ)單元：

32kB（LPC1114）、24kB（LPC1113）、16kB（LPC1112）或8kB電源控制

?集成的PMU（PowerManagementUnit）在睡眠、深度睡眠和深度（LPC1111）

的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器；

?高達(dá)8kB的靜態(tài)RAM;

?通過片內(nèi)Bootloader軟件來實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用中編程（IAP）;

?串行調(diào)試；

2.串行接口：

?UART:可產(chǎn)生小數(shù)波特率，帶有內(nèi)部FIFO,支持RS-485/EIA-485,有

moderm控制；

?2個(gè)SPI接口，SSP控制器，具有FIFO和多協(xié)議功能；

?12c總線接口支持全部I2C總線規(guī)范和Fast-modePlus模式，數(shù)據(jù)速率高

達(dá)IMbit/s,具有多地址識(shí)別和監(jiān)控模式；

3.ADC模塊：

?特性10位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

?在8個(gè)管腳間實(shí)現(xiàn)輸入多路復(fù)用；

?掉電模式；

?測(cè)量范圍：0?3.6V,不超出VDD（3V3）的電壓；

?10位轉(zhuǎn)換時(shí)間＞2.44*;

?一個(gè)或多個(gè)輸入的突發(fā)轉(zhuǎn)換模式；

?可選擇由輸入跳變或定時(shí)器匹配信號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)換；

?每個(gè)A/D通道的獨(dú)立結(jié)果寄存器減少了中斷開銷。

4.2.2電源模塊

本系統(tǒng)電源模塊才用了集成穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)供電，電路簡(jiǎn)單電壓穩(wěn)定。

電壓值從3.3V到12V滿足系統(tǒng)各個(gè)模塊的供電需求。電路圖如圖4-3所示。

4.2.3LCD12864液晶顯示模塊

LCD12864中文液晶顯示界面大，顯示效果好，完全符合系統(tǒng)全菜單顯示的要

求，運(yùn)用多界面顯示達(dá)到一定的人機(jī)交互效果。

圖4-4LCD12864接線圖

424溫濕度模塊

用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其主要優(yōu)點(diǎn)是采用數(shù)字化技術(shù)，以數(shù)字形式輸

出被測(cè)溫度值，具有測(cè)溫誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、能夠遠(yuǎn)程傳送數(shù)據(jù)、

用戶可設(shè)定溫度上下限、自帶串行接口等優(yōu)點(diǎn)，適配各種微處理器。在設(shè)計(jì)中

DS18B20直接與單片機(jī)I/O口連接，構(gòu)成電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使系統(tǒng)的成本大大降低

DS18B20工作量程：-10-120C

工作電壓：5±0.1V

精確度：0.5%

||M[J||

4~K

JI

GP工O1O].:

----------------------------3

I)S18B2O

圖4-5DS18B20接線電路

DHT11工作量程：20-90%RH

工作電壓：5±0.1V

圖4-6DHT11連接電路

4.2.5二氧化碳檢測(cè)模塊

?MG811工作量程：300-10000mmp

?工作電壓6±0.1V

?精確度：±5%

圖4-7MG811實(shí)物圖

C°2信號(hào)放大采用了差動(dòng)放大電路，電路圖如圖4-8所示。

圖4-8采用LM324的差動(dòng)放大電路

4.2.6鍵盤與指示燈模塊

鍵盤只簡(jiǎn)單地提供按鍵開關(guān)的行列矩陣。有關(guān)按鍵的識(shí)別、鍵碼的確定與輸

入、去抖動(dòng)等功能均由軟件完成。目前微機(jī)系統(tǒng)中，一般為了降低成本大多數(shù)采

用非編碼鍵盤。

鍵盤接口必須具有去抖動(dòng)、防串鍵、按鍵識(shí)別和鍵碼產(chǎn)生4個(gè)基本功能。

鍵盤電路如圖4-9所示。

圖4-9行列鍵盤電路

4.2.7UAN-480S射頻芯片

■工作電壓:DC4.74V-5.52V;

■微功率發(fā)射，最大發(fā)射功率20dBm(lOOmW),可選17dBm(50mW)。

■ISM頻段，無需申請(qǐng)頻點(diǎn)。工作靈敏度:-100dBm;工作頻率為

472-486MHZ;

■真正的窄帶高速率技術(shù)；信號(hào)帶寬12.5/25KHZ,頻譜使用效率高，

抗干擾能力強(qiáng)，最高有效速率高達(dá)19200bps。

■高抗干擾能力和低誤碼率?；贕FSK或RC2FSK的調(diào)制方式，采

用高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾

的能力，在信道誤碼率為10-3時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率?10-6。

■靈敏度高。1200bps的靈敏度為-122dBm,9600bps的靈敏度為

-117dBmo

■傳輸距離遠(yuǎn)。視距情況下，天線放置位置＞2m,1200bps最遠(yuǎn)可靠傳

輸距離2000m,9600bps最遠(yuǎn)可靠傳輸距離1000m。

■透明的數(shù)據(jù)傳輸、多信道、雙串口，3種接口方式、大的數(shù)據(jù)緩沖

區(qū)、智能數(shù)據(jù)控制，用戶無需編制多余的程序等。

UAN-480S射頻收發(fā)模塊實(shí)物圖如圖4-10所示。

圖4-10UAN-480

4.2.8煙感與門禁模塊

本系統(tǒng)考慮到煙感和門禁的安放位置，為了減少布線的麻煩采用了無線煙感

和門禁。

?無線煙感

■工作電壓:DC5V±0.2V;

■工作頻率:315MHz/433.92MHz;

■調(diào)制方式:ASK/OOK;

■調(diào)制速率:2Kbit/s；

■工作靈敏度:-100dBm；

■解碼芯片：2272;

圖4-11煙感實(shí)物圖

?無線門禁

■工作電壓:DC5V±0.2V;

■工作頻率:315MHz/433.92MHz;

■調(diào)制方式:ASK/OOK;

■調(diào)制速率:2Kbit/s；

■工作靈敏度:-100dBm;

■解碼芯片:2272;

圖4-12門禁實(shí)物

接收電路設(shè)計(jì)：應(yīng)用PT2272射頻接收電路，電路簡(jiǎn)單，接收性能良好。接

收電路如圖4-13所示。

圖4-13用PT2272的無線接收電路圖

4.2.9水浸檢測(cè)電路

采用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路來控制繼電器，實(shí)現(xiàn)倉庫進(jìn)水檢測(cè)。

電路圖如圖4-14所示。當(dāng)有水進(jìn)入倉庫使555芯片的2引腳接通低電平，繼電器

打到高電平，向水浸檢測(cè)電路輸入高電平，檢測(cè)電路光耦導(dǎo)通，將低電平輸入到

LPC1114處理器I/O口，實(shí)現(xiàn)水浸的檢測(cè)。

水浸輸出

圖4-14NE555水浸電路

4.2.10GSM模塊

GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GlobalSystemforMobilecommunication）是基于時(shí)分

多址技術(shù)的移動(dòng)通訊系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，

是我國公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的主要方式。很多通信設(shè)備廠家提供GSM模塊，用戶配

備天線、串口、SIM卡座后構(gòu)成GSM終端，直接作為串口設(shè)備與PC機(jī)或單片

機(jī)連接，使用簡(jiǎn)便。采用AT指令實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送讀取編程簡(jiǎn)單實(shí)用。GSM實(shí)物

圖如圖4-16所示。

工作電壓：5-12V

工作方式：無線傳輸（頻率900KHz）。

圖4-16基于TC35的GSM終端實(shí)物

4.2.11執(zhí)行模塊

如果溫度、濕度、二氧化碳、煙感、水浸和門禁有報(bào)警，處理器會(huì)通過繼電

器打開相應(yīng)的裝置進(jìn)行相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。

在溫度過高時(shí)，主控器會(huì)發(fā)送信號(hào)，使繼電器跳轉(zhuǎn)打開風(fēng)扇，來調(diào)節(jié)儲(chǔ)藏室

的溫度，以達(dá)到通風(fēng)降溫的目的。繼電器控制風(fēng)扇電路如圖4-7所示。

圖4-17采用光電隔離扇驅(qū)動(dòng)電路圖

第5章軟件流程

5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想

系統(tǒng)啟動(dòng)，先初始化個(gè)個(gè)模塊：有GSM握手連接、系統(tǒng)管教初始化、串口

初始化、溫度、濕度傳感器初始化及液晶和DA1302初始化等。然后經(jīng)鍵盤設(shè)置

溫度、濕度、二氧化碳初始上下限值。系統(tǒng)開始溫度、濕度、二氧化碳數(shù)據(jù)讀取

和無線門禁傳感、無線煙務(wù)傳感、無線浸水檢測(cè)。數(shù)據(jù)經(jīng)處理器分析和處理，將

處理結(jié)果顯示于中文液晶顯示器上。如果有報(bào)警信息，將由處理器控制GSM模

塊發(fā)送信息。系統(tǒng)打開執(zhí)行機(jī)構(gòu)和報(bào)警喇叭。

5.2系統(tǒng)流程

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括：主程序、系統(tǒng)初始化子程序、鍵盤處理子程序、數(shù)

據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理執(zhí)行子程序和消防報(bào)警子程序。

主函數(shù)流程圖如圖5-1所示；

系統(tǒng)初始化流程圖如圖5-2所示；

鍵盤處理流程圖如圖5-3所示；

數(shù)據(jù)采集流程圖如圖5-4所示；

數(shù)據(jù)處理執(zhí)行流程圖如圖5-5所示；

消防報(bào)警流程圖如圖5-6所示。

圖5-1主函數(shù)流程圖

初始化程序：包括系統(tǒng)初始化和GSM無線模塊以及各種傳感器初始化。

圖5-2系統(tǒng)初始化流程圖

鍵盤掃描程序:

圖5-3鍵盤子程序流程圖

溫度傳感器采集程序：包括溫度、濕度和二氧化碳數(shù)據(jù)采集。

啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換

t

C02采集

;結(jié)束:

圖5-4數(shù)據(jù)采集流程圖

數(shù)據(jù)處理程序：處理器對(duì)采集的溫度、濕度、二氧化碳信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和

處理，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將處理結(jié)果通過GSM發(fā)送。

圖5-4數(shù)據(jù)執(zhí)行流程圖

消防報(bào)警：處理器對(duì)煙霧檢測(cè)、浸水檢測(cè)、門禁檢測(cè)信息處理和分析。并進(jìn)

行相應(yīng)的處理。

圖5-5消防報(bào)警流程圖

第6章系統(tǒng)測(cè)試

6.1測(cè)試方案

(1)啟動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)入設(shè)置頁面按下設(shè)置鍵進(jìn)行溫度、濕度、二氧化碳上下

限值設(shè)置。

圖6-1系統(tǒng)設(shè)置

(2)按下確認(rèn)鍵進(jìn)入數(shù)據(jù)采集，采集當(dāng)前的溫度、濕度、二氧化碳值以及

倉庫是否浸水、有人進(jìn)入、火災(zāi)發(fā)生等信息。

圖6-2系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集框圖

(3)數(shù)據(jù)經(jīng)分析和處理后，將實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)和系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比

較的方面有：傳感器采集精度、GSM信息發(fā)送延時(shí)、無線傳感器最遠(yuǎn)距離、無

線干擾及顯示處理結(jié)果。

圖6-3GSM短信報(bào)警

如果有超過限的由處理器控制GSM進(jìn)行信息發(fā)送。系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警執(zhí)行和鳴

笛。

6.2測(cè)試設(shè)備

測(cè)試設(shè)備及參數(shù)如表1所示:

表1測(cè)試設(shè)備及參數(shù)表

測(cè)試設(shè)備理論值實(shí)際值誤差

GSM接受延遲2s接受延遲2-3s±0.10%

DS18B20理論測(cè)量范圍-10-120C實(shí)際測(cè)量范圍-10-100C±0.3%

DHT11理論測(cè)量范圍20-90RH實(shí)際測(cè)量范圍20-90RH±0.4%

MG811理論測(cè)量范圍300-10000mmp實(shí)際測(cè)量范圍330-9000mmp±5%

無線煙感理論測(cè)量范圍0-25M實(shí)際測(cè)量范圍0-20M±2%

無線浸水理論測(cè)量范圍0-25M實(shí)際測(cè)量范圍0-20M±2.5%

無線門禁理論測(cè)量范圍0-25M實(shí)際測(cè)量范圍0-20M±1.7%

NXP最小系統(tǒng)流水燈測(cè)試流水燈正常運(yùn)行合格

UAN-480距離測(cè)試9600波特時(shí)1200m實(shí)際距離1000m正常

6.3測(cè)試結(jié)果

在系統(tǒng)可執(zhí)行環(huán)境中，模擬倉庫環(huán)境的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，LPC114

最小系統(tǒng)、GSM終端、各類傳感器和執(zhí)行電路測(cè)試結(jié)果均符合系統(tǒng)要求。

測(cè)試結(jié)果如表2所示：

表2測(cè)試結(jié)果列表

測(cè)試設(shè)備結(jié)果評(píng)價(jià)

GSM設(shè)備正常

UAN-480設(shè)備正常

NXP最小系統(tǒng)設(shè)備正常

DS18B20設(shè)備正常

DHT11設(shè)備正常

MG811設(shè)備正常

無線煙感設(shè)備正常

無線浸水設(shè)備正常

無線門禁設(shè)備正常

液晶顯示設(shè)備正常

4x4鍵盤設(shè)備正常

6.4結(jié)果分析

?溫度傳感器準(zhǔn)確度、精確度符合要求；系統(tǒng)能在低于或高于設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)

打開執(zhí)行設(shè)備。并將報(bào)警信息通過GSM發(fā)送到手機(jī)終端。

?濕度傳感器準(zhǔn)確度、精確度符合要求；系統(tǒng)能在低于或高于設(shè)定濕度時(shí)自動(dòng)

打開執(zhí)行設(shè)備。并將報(bào)警信息通過GSM發(fā)送到手機(jī)終端。

?二氧化碳傳感器準(zhǔn)確度、精確度符合要求；系統(tǒng)能在低于或高于設(shè)定二氧化

碳時(shí)自動(dòng)打開執(zhí)行設(shè)備。并將報(bào)警信息通過GSM發(fā)送到手機(jī)終端。

?無線浸水傳感器傳輸距離（無阻擋）為20米，傳輸延時(shí)在0.5秒。如果浸水

數(shù)據(jù)經(jīng)處理器分析，處理器控制GSM將報(bào)警信息發(fā)送至手機(jī)終端。能夠滿

足本設(shè)計(jì)要求。

?無線煙霧傳輸距離（無阻擋）為18米，傳輸延時(shí)在3秒。如果煙霧數(shù)據(jù)經(jīng)

處理器分析超標(biāo)。處理器控制GSM將報(bào)警信息發(fā)送至手機(jī)終端。能夠滿足

本設(shè)計(jì)要求

?無線門禁傳輸距離（無阻擋）為21米，傳輸延時(shí)在0.5秒。如果有人進(jìn)入處

理器分析檢測(cè)數(shù)據(jù)。處理器控制GSM將報(bào)警信息發(fā)送至手機(jī)終端。能夠滿

足本設(shè)計(jì)要求

第7章實(shí)現(xiàn)功能

rn

設(shè)定倉庫存儲(chǔ)環(huán)境條件，對(duì)倉庫環(huán)境溫度、濕度和2、浸水、煙感、門禁

檢測(cè)。如果出現(xiàn)報(bào)警系統(tǒng)可自動(dòng)處理，并將通過GSM把報(bào)警信息發(fā)送至手機(jī)終

端。

1.溫度過高將會(huì)引發(fā)火災(zāi)，對(duì)倉庫糧食存儲(chǔ)構(gòu)成巨大的威脅，如果溫度過

高，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開風(fēng)扇降溫，并GSM發(fā)送短信息報(bào)警。

2.濕度過高會(huì)引發(fā)糧食萌發(fā)或糧食發(fā)霉（化學(xué)反應(yīng)），因此對(duì)濕度也要準(zhǔn)確

控制，若濕度高時(shí)系統(tǒng)打開降濕裝置進(jìn)行控制并報(bào)警。

3.C02在存儲(chǔ)倉庫中也具有很重要的地位，糧食在存儲(chǔ)過程中會(huì)有氧呼吸,

消耗內(nèi)部有機(jī)物。為了減少有氧呼吸適當(dāng)?shù)募哟?濃度，但濃度在一定的范圍

內(nèi)，否則會(huì)引起人員安全事故。

4.無線浸水檢測(cè)是為了防止下雨或其他原因倉庫進(jìn)水，導(dǎo)致糧食萌發(fā)或發(fā)

霉。

5.無線煙感檢測(cè)，倉庫存儲(chǔ)環(huán)境極易引發(fā)火災(zāi)，糧食本身為易燃物所以要

時(shí)時(shí)檢測(cè)，以安全的存儲(chǔ)。

6.無線門禁檢測(cè)，由于倉庫大和安全比較重要，為了方便和安全管理進(jìn)行

門禁檢測(cè)。

第8章特色

1.采用LPC1114低功耗快速處理器。具有豐富的內(nèi)部資源，和高速運(yùn)行處理。

2.本系統(tǒng)采用了處理器與GSM短消息發(fā)送結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)報(bào)警控制，對(duì)于無

人值守倉庫特別適用。

3.系統(tǒng)采用UAN-480射頻無線傳輸，解決遠(yuǎn)距離采集數(shù)據(jù)和布線問題。

4.系統(tǒng)添加了無線煙感傳感器，可預(yù)防儲(chǔ)藏室發(fā)生火災(zāi)。儲(chǔ)藏室環(huán)境適合火災(zāi)

發(fā)生，且糧食本身具有易燃性。

5.系統(tǒng)添加了浸水傳感器，可預(yù)防儲(chǔ)藏室浸水。若有水浸入不但會(huì)讓糧食萌發(fā),

而且可能會(huì)讓種子發(fā)霉。

6.系統(tǒng)添加了無線門禁傳感器，可預(yù)防儲(chǔ)藏室物品及糧食被盜。儲(chǔ)藏室一般很

大為了防盜和方便管理本系統(tǒng)添加門禁報(bào)警控制。

7.采用數(shù)字溫度傳感可準(zhǔn)確的測(cè)量儲(chǔ)存室溫度，方便準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。溫

度高會(huì)引起火災(zāi)或糧食的萌發(fā)故溫度是儲(chǔ)藏室最重要參數(shù)之一。

8.用數(shù)字濕度傳感可準(zhǔn)確的測(cè)量儲(chǔ)存室溫度，方便準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。濕度

大會(huì)引起糧食萌發(fā)，或發(fā)霉對(duì)糧食影響較大，因而濕度也是儲(chǔ)藏室最重要參數(shù)之

'O

9.采用數(shù)模擬二氧化碳傳感，可時(shí)時(shí)采集儲(chǔ)藏室二氧化碳。糧食通常會(huì)有氧呼

吸，因而消耗本身的有機(jī)物，為了抑制有氧呼吸適當(dāng)加大二氧化碳濃度，保護(hù)糧

食。

參考文獻(xiàn)

[1]吳運(yùn)昌.模擬電子線路基礎(chǔ).廣州：華南理工大學(xué)出版社，2004

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1997

[3]馬忠梅，馬廣云.ARM嵌入式處理結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,

2002

[4]周立功.ARM微控制器基礎(chǔ)與實(shí)際（第二版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005

[6]符意德，陸陽編著.嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術(shù).清華大學(xué)出版社，2007

附錄

LPC1114原理圖

XTAUN1?m30

PIO01CLKOCT32B0MA12

PIOE5SELQCT16MCAPO

'PlOflJ

XTALOLTPIO04SCL

HO055DA

ROOSSCKO

PIO07CTS

PIOO&MISOO.CT16BOMATO

HO?MOS!O.Cn6BOJUTl

SWCLK.'PIO0iaSCK0,CTlffl0-MAT2

RPIOOll'AMCnZBOJlAn

VDD

VDDR'PIO1(),'ADI.CT32DICATO

RWO11/AD2,CT32B1MATO

R'PIOIJAD3,CT32DI_MAT1

SraOPIOIlAD4CT32B1'MAT2

\5SP10U,'AD5,Cn2DlMAB/WAKEIP

PIOI$'RfSn32B(l_CAN

PIO16,RXDCn2B0MAT0

PIOn.TXDCTJZBO.MATl