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基于GSM的烤烟房温湿度控制系统的设计

基于GSM的烤烟房温湿度控制系统的设计

本系统通过温度传感器和湿度传感器来采集数据,将采集到的数据送至单片机进行处理,并需要通过GSM模块将温湿度信息以短信的模块发送给烟农可以根据烤烟工艺中各个阶段对温湿度的要求进行远程温湿度控制

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  • 详细描述

    基于GSM的烤烟房温湿度控制系统的设计
    摘  要
    烤烟是目前农村经济的支柱产业之一,而生产优质烟叶的关键技术是温湿度的测量和控制。常规人工烘烤需要烟农在现场进行重复监测和调节温湿度,这使得绝大多数烟农仍经受着繁杂的工序和高强度的劳动。针对此问题,本课题开发了一种基于GSM网络的远程温湿度无线监控系统。本系统以GSM的短信息作为数据传输的载体,并以功能强大的STC89C52作为处理器,以高精度温湿度传感器DHT11对烤烟房的温湿度进行采集;通过GSM终端进行无线信号接收,然后转发至用户手机,从而实现对温湿度的远程监测。实验结果表明,所设计的基于GSM的温湿度远程监测系统,能够实现无线温湿度的监控,比较适合不需要单独组网及人工值守,它不但可以降低烟农劳动生产成本,又可克服传统传输方式的区域性和局限性。
    关键词:GSM;温湿度;烤烟房;STC89C52
     
    ABSTRACT
    Flue-cured tobacco is now one of the pillar industry of rural economy, and the key technology of producing high quality tobacco leaf is the measurement and control of temperature and humidity. Conventional artificial flue-cured tobacco need to be monitored and adjusted the temperature and humidity, which makes most tobacco farmer families are still experiencing complicated process and high labor intensity. For this problem, this paper developes a remote temperature and humidity wireless monitoring system which is based on GSM network. In this system, the GSM short message is used as the carrier of data transmission, the powerful STC89C52 as the processor, and the high precision temperature and humidity sensor DHT11 is used to gather the temperature and humidity of the flue-cured tobacco house; then, the data is received by wireless signal of GSM terminal and transmitted to the user's phone, which makes the remote monitoring of the temperature and humidity come true. The experimental result showed that the designed remote monitoring system of temperature and humidity based on GSM can realize the monitoring of wireless temperature and humidity, which was more suitable for those that did not require separate network or watch man. This kind of monitoring system can not only reduce tobacco farmer labor production cost, but also overcome the regional and limitations of traditional transmission mode.
    Key words: GSM; Temperature and humidity; the flue-cured tobacco house  ;STC89C52
     
    目  录
    摘  要 1
    1绪论 3
    1.1 温湿度控制系统的背景和意义 3
    1.2 国内外研究现状 3
    1.2.1.烤烟技术的发展概况 3
    1.2.2 温度传感器的发展概况: 4
    1.2.3湿度传感器的发展概况: 5
    1.2.4无线移动通信的发展概况: 5
    1.3课题的主要研究内容 5
    2 系统的总体设计 6
    2.1 GSM网络结构 6
    2.2控制要求 7
    2.3系统的总体设计 7
    3 系统硬件电路设计 8
    3.1 系统电源电路设计 8
    3.2 单片机最小系统设计 9
    3.3. 温湿度信号检测电路设计 10
    3.4 GSM无线模块电路设计 10
    3.4.1 TC35模块外围电路 11
    3.4.2 SIM卡电路 12
    3.4.3无线模块状态指示电路 12
    3.5 温湿度显示模块及其电路设计 13
    4系统软件设计 13
    5系统调试和实验结果分析 14
    5.1 系统的软件调试 14
    5.2 TC35无线模块调试 15
    5.3实验结果 20
    6总结 22
    参考文献 23
    致  谢 24
    附录1 25
    附录2 26
     
    1绪论
        随着全球经济的持续发展,人们对温湿度环境标准的要求越来越高。在过去,人们通常通过观察测量设备(如温度计和湿度计)的数值,然后根据被测环境的需要,手工控制设备运行。但这种方法效率低,可靠性差,并且不能使人从繁重的人工值守中解放出来,特别是在一些易燃易爆、高温高湿环境下,容易对操作人员的人身安全及健康造成较大的影响。因此,这种传统方法已经越来越不能满足生产的需要,如何快速、便捷、准确的对其进行测量及控制变得尤为重要,如何开发一种控制方便、经济可靠的温湿度控制系统也急需解决。
    温、湿度是烤烟生产中最重要的指标,因此对温湿度的控制就决定了烤烟的质量,而在中国有90%以上的烟叶仍旧采用小烤房和人工值守方式来烘烤,尤其是在农村,整个烘烤周期都需要人工值守,常规人工烘烤需要烟农进行现场监控,一般每2-4小时要查看烟叶变化或进行温湿度调节一次(通过调节炉火火力和排湿窗进行),在一个长达130个小时的周期里,烟农要重复观察或调节温湿度50次左右,平均每天近10次,因烘烤本身具有较强的技术性,对烟农的烘烤技术要求较高,因此在烟农眼里,烤烟不仅劳动强度大,而且风险高[1]。由于人工值守效率不高而且对温湿度控制精确度不够高,容易出现烘烤失误导致烘烤质量不稳定。本课题即是针对上述问题而设计的,下面就简要讨论下温湿度控制系统的背景和意义。
     
    课题的主要研究内容
    本文主要根据STC89C52单片机的高可靠性和控制特性,设计了由单片机为主的温湿度无线控制系统。本课题主要内容如下:
    (1)介绍了温湿度控制系统的研究背景和意义、国内外现状、温湿度控制系统的控制要求以及GSM工作原理和总体设计方案。
    (2)系统硬件设计,包括芯片选择、系统主电路设计和子系统控制电路设计等。
    (3)系统软件设计,主要论述GSM控制系统的软件实现,包括系统的初始化及温湿度采集和控制功能的实现。
    (4)系统调试,对远程温湿度控制系统功能进行调试并给出了实验结果。
    最后对本文进行总结和展望,提出了该系统还需要进一步研究和改善的地方,并给出了一些改进方案。

    本设计实现了温湿度的快速准确测量。由于运用了GSM网络进行遥控和遥测,它无需要单独组网,只要有GSM网的地方,管理人员便可以随时随地了解和控制系统运行状态,实时性较好,降低了人工成本和提高了生产力。
    但由于GSM网络本身的局限性,如当短信服务中心比较繁忙时,会出现较强的延时甚至短信丢失的状况,短信控制的实时性得不到保证,并且短信息所能携带的信息量较小,只能满足数据量较小的遥控系统。为此,可以选择使用GPRS(General Packet Radio Service)服务,它是一种分组交换技术,采用信道捆绑和增强数据速率来实现高速接入,它具有数据量大、速度快、资费便宜,特别是永远在线的特点,它将使系统的实时性、传输的可靠性大大增强,这也是在未来需要研究的方案。


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