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基于单片机和GSM模块的仓库温湿度监控系统Warehouse temperature and humidity monitoring system based on microcontroller and GSMmodule摘要目前单片机技术得到了很大的发展，单片机测控技术已经被广泛的推广和应用。
单片机技术不仅应用在工厂里，而且在家用电器也有广泛的应用。
这种单片机新的测试技术为工业控制、家用电器智能化的应用提供了有效的测试方法。
我相信未来会有一个好的前景。
本作品根据仓库环境的特点。
应用单片机技术和现代测量的理论，对仓库的温湿度等环境因子进行自动检测。
达到报警的目的，能够及时的发现问题解决问题。
本作品加入了GSM模块，GSM模块应用广泛。
能够及时的发送短信通知仓库负责人，发现仓库温湿度异常问题。
早发现就能早解决，把损失降到最低。
第一章对本作品的发展和现状做简单的介绍，为本论文确定了设计方向；第二章介绍了系统的设计要求；第三章介绍了系统设计方案；第四章介绍了系统的硬件设计；第五章是系统的软件设计。
关键词: 仓库；ATmega16；现代测量理论；GSM模块ABSTRACTSingle-chip technology has been greatly developed, single-chip measurement and control technology has been widely promoted and applications. Single-chip technology not only application In the factory, but also in the household appliances also there are a wide range of the applications. This new part of any microcontroller system test technology as the industrial control, the application of household appliances intelligent provides an effective test method. I believe that the the next there will be a good prospects.This work is in accordance with the the characteristics of of the warehouse environment. The the theory of of the the application of single-chip technology and modern measurement the temperature and humidity and and so on environment, for the warehouse of the factor carried out automatically detected. To achieve the purpose of the alarm, to timely discover and solve problems. The present works joined the GSM module, the wide range of applications of GSM module. Be able to in a timely of the to send text messages notify the the people in charge of the warehouse and found that the abnormal problem of the warehouse temperature and humidity. Early detection can be early solution to minimize the loss.The first chapter a brief introduction on the development and current status of the work of this paper to determine the direction of the design; second chapter introduces the system design requirements; Chapter III presents the system design; fourth chapter describes the hardware design of the system ; the fifth chapter is the design of the system softwareKey word：warehouse；ATmega16；modern measurement；GSM module目录第一章绪论 (1)1.1仓库温湿度控制系统概述 (1)1.2课题背景及意义 (1)1.3本课题研究的主要内容 (2)第二章设计要求及方案的选择和论证 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 系统方案的论证和选择 (3)2.2.1 湿度传感器的选择 (3)2.2.2 单片机的选择 (4)2.2.3 GSM模块的选择 (4)2.2.4 信号采集通道的选择选择 (4)第三章系统设计方案 (7)3.1 系统设计思路 (7)3.1.1 GSM模块的设计思路 (7)3.1.2 液晶显示屏的设计思路 (7)3.1.3 温湿度传感器的设计思路 (7)3.2 系统框图 (7)第四章系统硬件设计 (9)4.1 Atmega 6外围电路设计 (9)4.1.1Atmega16单片机的引脚说明 (9)4.1.2 Atmega16单片机的最小系统外围电路 (11)4.2 信号采集的设计 (12)4.2.1温湿度传感器 (12)4.3 GSM模块的设计 (13)4.3.1 模块的规格特性 (13)4.3.2模块的管脚说明 (13)4.3.3模块的电源 (14)4.4显示电路的设计 (16)4.4.1 液晶显示简介： (16)4.4.2 LCM12864简介 (17)4.5 按键电路的设计 (19)4.6 报警单元的设计 (20)4.7电源电路的设计 (20)第五章系统软件设计 (22)5.1 终端软件设计 (22)5.1.1 主程序设计 (22)5.1.2 GSM模块程序设计........................ 错误！未定义书签。
基于GSM模块的远程温度监测系统河北大学工商学院2021届本科生毕业论文（设计）基于GSM模块的远程温度监测系统摘要本文实现了一个基于GSM模块的远程温度监测系统。
本设计以单片机为控制核心，利用DS18B20温度传感器对温度进行监测，通过GSM模块实现远程数据发送及短信报警。
此系统具有良好的人机交互界面，可以简单方便的修改报警值。
本课题采用了传统的先硬件电路后软件程序的设计思路。
硬件电路主要包括供电电路、单片机最小系统电路、GSM模块电路、TFT液晶电路、串口通信电路、独立按键电路、蜂鸣器电路、EEPROM电路。
软件程序主要包括主程序、GSM通信程序、上位机程序、按键扫描程序、TFT液晶程序。
软硬件有机组合，实现了一套完善的远程温度监测系统。
本设计可以对环境温度进行实时监测短信报警，还可以将环境温度实时发送到服务器和上位机上以便对数据进行分析。
本系统具有人机交互性好、成本低、可靠性高等优点，可广泛应用于实际当中。
装订线关键词：GSM模块；服务器；短信；上位机；温度河北大学工商学院2021届本科生毕业论文（设计）Remote Temperature Monitoring System Based on GSM ModuleABSTRACTThis article implements a remote temperature monitoring system based on GSM module. This design use of single-chip microcomputer as the control center, using the DS18B20 temperature sensor to monitor thetemperature,using the the GSM module for remote real-time data and SMS alerts. This system has a good user interface, you can simply and easily modify the alarm value. This design uses the traditional design ideas that the hardware circuit first and the software program after. Hardware circuit include power supply circuit, a MCU system circuit, GSM module, TFT LCD circuit, serial communication circuit, independent key, buzzer circuit, EEPROM circuits. Software program that includes the main program, GSM communication programs, computer programs, keystroke scanners, TFT LCD program. Organic combination of hardware and software, implements a complete remote temperature measurement system.This design allows for real-time monitoring of SMS alarm temperature, ambient temperature can also be sent to the server in real time and to analyze your data on the computer as a whole. Remote temperature monitoring system based on GSM module has good human-computer interaction, low cost, high reliability, widely used in practice.Key words：GSM module；server；SMS；Host computer；temperature河北大学工商学院2021届本科生毕业论文（设计）目录1 绪论 ................................................... 1 2 远程温度监控系统的总体方案设计 .. (2)2.1 总体方案的确定 (2)2.2 主要功能模块方案论证 (2)2.3 远程温度监测系统的功能介绍 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 电源电路 (4)3.2 最小系统电路 (5)3.3 GSM通信电路 ................................................ 6 3.4 串口通信电路 ................................................ 7 3.5 DS18B20电路 ................................................ 8 3.6 EEPROM电路 ................................................. 8 3.7 蜂鸣器电路 .................................................. 9 3.8 独立按键电路 (9)4 软件设计 (10)4.1 主程序设计 (10)4.2 GSM通信程序设计 ........................................... 11 4.3 DS18B20温度采集程序 ....................................... 12 4.4 上位机程序设计 ............................................. 13 4.5 按键检测程序设计 . (14)河北大学工商学院2021届本科生毕业论文（设计）4.6 TFT液晶程序设计 ........................................... 16 5 开发及调试 ................................................. 18 5.1 硬件制作 ................................................... 18 5.2 硬件开发工具 ............................................... 19 5.4 软件调试过程 ............................................... 19 5.4 软件开发工具 .. (19)6 结论 .................................................. 21 参考文献 ................................................... 22 致谢 ................................................... 23 附录１ ................................................. 24 附录２ ................................................. 27 附录3 (28)河北大学工商学院2021届本科生毕业论文（设计）1 绪论随着科学技术的飞速发展，以及超大规模集成电路的广泛应用，远程监控设备正在逐步取代人工现场监测。
基于GSM的远程无线湿度报警系统一、背景介绍GSM（Global System for Mobile communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中，比较成熟完善，且应用最广泛的一种系统。
目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。
基于GSM的短信信息服务，是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用，是一种信息在移动网络上存储和转寄的过程。
由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。
利用GSM网络作为无线智能监控模块的信息传输平台是一种很有效的方法。
其原理简单，安全保密性高，又不需要组建专用网络和维护网络，加上GSM 网络覆盖面广，可实现全球无缝覆盖，与传统的监控系统相比有着独特的优势。
运用GSM网络短消息进行通信的通用智能监控模块，可广泛地应用在智能家居防盗、远程监控、无人值守设备的维护及现代自动化生产线的监控等领域。
二、方案的确定2.1方案一：以单片机为主体的监测系统图1 方案一示意图2.2方案二：以Labview为主体的监测系统图2方案二示意图最好方案确定为方案二，原因如下：1）采用Labview比较简单，实现过程较容易。
2）我们对Labview软件比较熟悉，曾使用过，但对单片机我们从没有接触过，很多东西都要从头开始学。
3）由于课程设计有时间限制，所以为了完整的完成我们的任务，最后选择采用Labview。
三、系统原理该系统将传感器采集的湿度信号输送到试验台上的A/D端子上，通过Labview编写的程序对传感器的信号进行采样分析，判断当湿度大于50%的时候，通过串口触发GSM发送报警信息。
现分别从硬件和软件两部分来介绍。
3.1硬件部分3.1.1 湿度传感器，如图3所示。
图3 湿度传感器图1）敏感元件（湿度）：高分子湿敏电阻“CHR-01”2）供电：5V±5%3）耗电电流：5mA max.(2mA avg.)4）工作范围：温度0~60℃湿度10% -- 95%RH5）储存条件：温度0-50℃湿度60%RH6）湿度变送范围：0~100%RH7）精度（湿度准确度）：±5%RH （在25℃，输入电压=5V）一致性：±3%RH/每批8）输出信号：（对应0~100%RH，在25℃，输入电压=5V下）9）型号：CHTM-02/NA 0 — 3V图4 湿度传感器输入输出标定图10）外型尺寸 单位：mm 示意图如图5。
摘要:以AT89C52单片机为微控制器，采用SHT11单片温湿度传感器对环境温湿度数据进行采集、处理和LCD显示器现场显示，同时设置超限报警和通过GSM移动通信模块以短信息的形式将温度数据和湿度数据发送到上位机，实现环境温湿度信息的实时检测及远传的智能温湿度检测系统。
关键词:温湿度检测AT89C52GSM移动通信模块0引言GSM（Global system for Mobile Communication）全球移动通信系统是当前发展最成熟、国内覆盖最广、系统可靠性最高、话机持有量最大的数字移动通信系统。
本设计研究目的在于提高当前环境因素的控制水平、控制精度以及控制稳定性、实时性。
主要研究环境中的温度、湿度的数据采集与分析、监测与控制、数据处理、网络通讯、报警等，并通过人机对话接口实现参数显示和在线参数修改；探讨研究先进控制方法来提高环境因素的控制水平，实现集人-机一体的“人机智能系统”。
1系统硬件设计方案下位机中的温湿度检测部分由微控制器模块、温湿度检测模块、通信模块、人机接口模块组成，主要完成环境温湿度数据的采集与处理、通过GSM移动通信网络进行数据传递、现场显示以及超限报警。
温室温湿度智能检测系统整体结构如图1所示。
图2为智能温湿度检测系统硬件设计总体结构。
以单片机AT89C52作为整个系统的核心，利用单片机现有的接口组织外围硬件模块。
为了减小系统面积，降低系统功耗，选择SHT11单片温湿度传感器实现温湿度的测量、低功耗LCD显示模块、采用GSM 移动通信模块作为通信接口。
温湿度传感器电路温湿度传感器电路温湿度传感器电路微处理器MCU温湿度传感器电路温湿度传感器电路温湿度传感器电路温湿度传感器电路图2系统硬件结构框图1.1温湿度检测模块SHT ll与微处理器的连接相对简单，只需用微处理器的2条通用I/O口线P3.2、P3.3分别作为数据线DA-TA和时钟线SCK，并在DATA端接入1只4.7k的上拉电阻，同时在VDD及GND端接入1只100pf的去耦电容，通过相应的软件设计，即可完成数据的采集与传输。
基于GSM的温湿度远程监测系统
臧怀泉;李海生;范亚伟
【期刊名称】《网络新媒体技术》
【年(卷),期】2005(026)002
【摘要】本文在提出基于GSM的远程温湿度监测系统总体设计方案的基础上,给出了系统的硬件设计并设计了具体的以PC机为平台的监测中心系统软件和以MSP430单片机为平台的监测分站系统软件,实现了远程的温湿度监测.
【总页数】4页(P207-210)
【作者】臧怀泉;李海生;范亚伟
【作者单位】燕山大学电气工程学院,秦皇岛,066004;燕山大学电气工程学院,秦皇岛,066004;燕山大学电气工程学院,秦皇岛,066004
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于GSM的温湿度远程监测系统 [J], 孙星罡;张伯伦
2.基于无线传输的烤房温湿度远程监测系统 [J], 蔡剑华;熊锐;黄国玉
3.基于ZigBee的室内温湿度远程监测系统的设计 [J], 唐志英
4.基于STM32的4G温湿度远程监测系统设计 [J], 罗洋坤
5.基于ZigBee网络的动物养殖环境温湿度远程监测系统 [J], 马国强;田云臣;马吉飞;路宁;包蕊
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基于GSM的温湿度远程监测系统(图文)
论文导读：但由于传感器的材料配方、电极结构等方面的不同，导致各种不同的阻抗型高分子湿度传感器的特性曲线有较大差别，不能用统一的曲线来概括。
本系统采用先进的GSM无线通信技术、配合以嵌入式解决方案和数据采集等先进技术，构建了一种基于GSM的温湿度远程监测系统。
系统分为监测中心站和远程监测终端两个部分:监测中心站主要有PC主机、GSM通信模块TC35i组成（或用户手机）。
关键词：温度传感器，湿度传感器，GSM，远程监测
1、引言
高级别的质量检测需要在高质量的环境中进行。
温度和湿度是环境的重要参数，对温湿度的监测是实现优质环境的重要手段。
为了避免人为干扰环境和提高效率，远程监测是一种有效的方法。
目前的远程监测系统大多采用以太网络、无线数据传输模块或zigbee无线网络传输数据[ 1-6]。
但是，以太网是有线传输，需布线，受地理环境影响较大；无线数据传输模块的传输误码率高，可靠性差；zigbee是专用协议无线网络，成本高，开发难，而且覆盖范围有限。
本文提出一种基于GSM的温湿度远程监测系统，具有传输误码率低、成本低及覆盖范围广等优点，并且可与监测人员的手机绑定，实现随时、随地，移动监测。
2、传感器的数学模型
2.1 半导体温度传感器原理
根据PN结理论，在一定的电流模式下，PN结的正向电压与温度具有很好的线性关系。
对于理想二极管，只要正向电压VF大于几个KT/q，其正向电流IF与正向电压VF和温度T之间的关系可表示为
(1)
式中IS 为二极管反向饱和电流，K 为波尔兹曼常数（1.38ηtimes;10-23J/K），T 为绝对温度（K），q为电子电荷（1.602ηtimes;10-19库仑），
整理后，得
(2)
如前所述，晶体管的基极一发射极电压在其集电极电流恒定条件下，可以认为与温度呈线性关系[7]。
2.2 阻抗型高分子湿度传感器原理
阻抗型高分子湿度传感器的感湿原理如下：高分子湿敏膜吸湿后，在水分子作用下，离子相互作用减弱，迁移速度增加；同时吸附的水分子使解离的离子增多，膜电阻随湿度增加而降低，由电阻变化可测知环境湿度。
阻抗型高分子湿度传感器复阻抗与空气相对湿度、材料配方和电极结构都有关系：与我有关系
(3)
其中m为叉指对数，b为单个叉指长度，n为电化学反
应电子转移数，f为法拉第常数，c*为氧化剂浓度，D为扩散系数[8]。
但由于传感器的材料配方、电极结构等方面的不同，导致各种不同的阻抗型高分子湿度传感器的特性曲线有较大差别，不能用统一的曲线来概括。
3、远程监测系统
本系统采用先进的GSM无线通信技术、配合以嵌入式解决方案和数据采集等先进技术，构建了一种基于GSM的温湿度远程监测系统。
3.1 系统组成及功能
系统分为监测中心站和远程监测终端两个部分:监测中心站主要有PC主机、GSM通信模块TC35i组成（或用户手机）；远程监测终端主要是由LPC2148ARM内核控制器、GSM 通信模块TC35i、信号调理电路、人机接口和通信接口电路组成。
监测中心站通过GSM网络与监测终端进行无线远程通信,实现了基于GSM的远程监测。
系统结构图如图1所示。
图1 远程监控系统框图
系统实现的功能主要包括数据采集、数据传送、报警、实时控制和数据处理。
远程监测终端主要负责采集温度、湿度、2项数据，根据监测中心的命令进行实时上传数据。
中心对收到的采集数据进行处理，报警，实现实时监控。
3.2 温度检测电路
本系统采用AD公司生产的单片半导体集成模拟型温度传感器AD590。
它具有线性度高、精度高、体积小、响应快、价格低等优点,测温范围为-55~+150℃。
具有良好的互换性,非线性误差为ηplusmn;0.3℃。
此外,AD590的抗干扰能力强,信号的传输距离可达100 m以上[9]。
流过器件AD590的电流(ηmu;A)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数：
(4)
式中，—流过器件(AD590)的电流，单位K
AD590的灵敏度为1ηmu;A/K,0℃时输出273ηmu;A电流,每上升1℃输出电流增加1ηmu;A ,每下降1℃输出电流减小1ηmu;A。
AD590基本测温电路如图2所示。
图2 温度检测电路
3.3 湿度监测电路
系统采用CHR-01型阻抗型高分子湿度传感器，其复阻抗与空气相对湿度成指数关系。
其基本特性为：工作电压1V AC（50Hz ～2 K Hz），检测范围20%～90% RH，检测精度ηplusmn;5%，工作温度范围0℃～＋85℃，特征阻抗范围21 ～40.5KηOmega;。
湿度传感器阻抗变化与温度有关，其关系见规格书中湿度阻抗特性数据表，通常先检测温度，然后按阻
抗查表获得湿度值。
由于直流电压可使水分子电离，加速老化，所以采用交流电压测试其阻抗[10]。
将CHR-01与555构成多谐振荡器，通过检测频率，进而获得阻抗。
湿度检测电路如图3所示。
图3 湿度检测电路
低电平表达式：
高电平表达式：
输出频率表达式：
(5)
利用单片机的定时器/计数器进行频率测量，假设计时时间为T(s)，此期间计数值为N，则被测频率f=N/T
则CHR-01的阻抗为
(6)
其中R1与C的选择很关键，电容C要选择高精度电容，一是保证其充放电的能力，二是为了其电容值精确，更方便计算湿敏电阻的返回值。
3.4 GSM模块
本系统采用西门子公司工业级GSM模块TC35i进行远程数据传输。
TC35i支持中英文短消息，自带异步串行通信接口，方便与PC机和单片机接口，可传输语音和数据信号，通过AT命令可实现双向传输指令和数据，波特率可达300b/s。
它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService，短消息)，电源范围为直流 3.3～4.8V，电流消耗为空闲状态为25mA，发射状态平均为300mA。
3.5 微控制器LPC2148
现场监测站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 内核的微控制器LPC2148作为主控制器，完成现场监测站的全局控制。
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LPC2148内嵌32KB 的片内静态RAM 和5 KB 的片内Flash 存储器，片内集ADC、DAC 转换器，实时时钟RTC，2 UART ,及USB2.0等多种接口。
具有JTAG调试接口、方便在线调试，而且应用电路相对简单，开发和生产的成本低。
芯片可以实现最高60 MHz 的工作频率，能够满足嵌入式系统ηmu;C/OS-II 及人性化的人机界面的要求。
大容量的内存，方便了收发短消息时的数据缓冲。
4、系统的软件设计
系统采用GSM无线通信模块TC35i实现远程数据通信，TC35i通过AT命令来进行控制，采用短消息方式进行数据传输。
系统软件包括现场监测站软件和监测中心站软件两部分。
现场监测站软件主要完成短消息收发、PDU数据协议分析、A/D转换、串口通信及人机接口的功能，其中重点是短消息收发和PDU数据协议分析，这是解决现场监测站与监测中心站之间远程无线通信的关键。
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监测中心站的短消息收发及PDU数据协议分析与现场监测站软件流程基本
相同，不再赘述。
4.1 发送短消息
发送短消息的过程:首先将短消息中心号码、对方号码、短消息内容编码成PDU格式;然后计算出短消息的长度,发送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回车即ASC℃码0x0D。
等待TC35i模块返回ASC℃字符“〉”,则可以将PDU数据输入,PDU数据以〈Z〉作为结束符。
短消息发送结束后模块返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。
发送短消息流程图如图4所示。
图4 发送短消息流程图
4.2 接收短消息
接收短消息使用定时器进行周期性串口查询的方式。
短消息到达后,计算机可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存储位置)〈CRLF〉。
读取PDU数据的AT命令为AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,执行此命令后模块返回刚刚收到的PDU格式的短消息内容。
收到PDU格式的短消息后,将这个短消息进行解码,解码出短消息发送方的手机号码、短消息发送时间、发送的短消息内容。
接收短消息流程图如图5所示。
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图5 接收短消息流程图
6、结论
为了实现质检所需的优质环境，本文研究一种基于GSM 的温湿度远程监测系统。
设计了以LPC2148为核心的现场监测终端系统，实现温湿度的采集，短消息收发及人机接口等功能，并通过GSM模块TC35i与监测中心站通信，接受指令并实时上传信息，实现了监测中心对现场温湿度的远程监测。
实验表明，本系统传输误码率低，通信可靠，具有很好市场前景，也为高效率远程监测系统的实现提供了一种新方法。
