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【精品文档】72毕业论文毕业设计成品: 基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发

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【精品文档】72毕业论文毕业设计成品 基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究
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此文档是本科大学毕业设计论文成品,无需调整复杂的格式!下载之后直接可用,方便快捷!本文价格不贵,也就几十块钱!一辈子也就一次的事!基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发摘 要我国是世界上的设施农业大国,据统计,目前我国日光温室和塑料大棚种植面积分别达到330千公顷和670千公顷,但是我国设施农业的现代化进展却比较缓慢,根据杨凌示范区、陕西省部分地区调研数据,新型大棚温湿度监测系统因为成本高昂、维护困难、性价比低等原因使用较少,很多的中小型农户或企业仍然采用人工查看温、湿度计并派专人值守来指导农业生产,其效率低,人工成本高。针对小型农户种植的特点,结合GSM无线通信技术,并以单片机作为处理器,以 高精度的数字式温湿度传感器作为测量设备,本文设计了一种基于单片机温湿度监测GSM手机短信报警功能的系统,解决了人工监测效率低及无人值守时温湿度预警限值的报警问题,降低了劳动成本,同时还能够满足设施农业环境中对温湿度历史数据的存储、分析的需求。经过实地性能测试,系统测量误差较小,短信收发正常,实用性和可 靠性较高,具有较高的应用价值。主要研究的内容包括:(1)研究了基于STC12C5A型单片机的温湿度检测系统的硬件及软件的总体设计。(2)提出了系统参数的性能指标,选择了元器件型号并设计了相应的接口电路。(3)研究了TC35i模块的短消息发送功能在温湿度检测系统中的应用及短信发送、信息显示等技术问题。(4)研究了温湿度采集的历史数据保存于SD/TF存储卡中的软件程序设计方法和硬件接口电路设计。(5)研究了红外遥控器作为本系统人机键盘的设计方法,使其能修改温湿度的报警设定值、系统日期、时间、报警号码等所有系统参数,提高了操作上的便利性。(6)完成了温湿度监测及报警系统的LCD屏幕人机界面设计,使其实现温湿度实际 值、设定值、时间、日期等信息的实时显示,并能够辅助遥控键盘完成相关系统参数的 修改,建立一个友好的人机控制界面。(7)完成了整机的硬件、软件的设计及调试,通过对塑料大棚的实地测试,效果良好,性能可靠。关键词:设施农业,温湿度,单片机,传感器,TC35iREASERCH AND DEVELOPMENT OF ALARM SYSTEM FORMONITORING TEMPERATURE AND HUMIDITY IN GREENHOUSE BASED ON SINGLE CHIP MICYOCOABSTRACTSChina is a big country on tfacilities-agriculture in the world. According to statistics, the planting area of solar greenhouse and vinyl tunnel has been reached 330 Kha and 670 Kha respectively in our country at present, but the modernization progress of facilities-agriculture was quite slow. The survey data from some parts of Shaanxi Province and Yanglingdemonstration zone showed that the temperature and humidity monitoring system in newgreenhouse was used very few due to the high runing cost, difficult to maintain and low cost performance. As a result, lots of small rural family and enterprises still check the temperature, humidity in manual. In some case, even someone was appointed to watch the meters for guiding agricultural activities. It low low efficiency and labor cost.In this paper, A cell phone alarm system by short message for monitoring temperatureand humidity of greenhouse based on SCM was developed to resolve the problems of low efficiency of artificial monitoring and early warning on limited value of temperature-humidity threshold without people check according to the characteristics of small farmers, the GSMwireless communication technology, CSM as the processor and the digital temperature andhumidity sensor with high accuracy as the determination equipment. It not only was labor saving, but also the demand for saving and analyzing of historial data of temperature and humidity was satisfied in environment of facility-agricultre. Through field test, the measuring error of the system is smaller, normal on sending and receiving of text messages. It was practical and reliabile with higher application value. The main contents of the study were following as:(1) The complete scheme of hardwear and softwear for determining temperature andhumidity based on STC12C5A type of SCM was designed and researched.(2)The performance demand of system parameters was presented. Some components were choosed and the corresponding interface circuit was designed.(3)The technology difficulty of application, text messages trsnmission, information display of the Short Message transmission function of TC35i module was evaluated.(4)The design strategy of software and interface circuit of the hardware were designed tostore historial data of temperature and humidity acquisition in the SD/TF memory card.(5)The infrared remotor was developed as an interface-keyboard. It is more convenienton change alarm set value of the temperature and humidity, time, date, alarm code and all the other parameters of the system.(6) The design of man-machine interface of the temperature and humidity monitoringand alarm system on LCD screen was completed. The actual value of the temperature and humidit the set value, the actual value of the time, date and other information can be displayed real-time, on which the remote control keyboard can be assist to change the relevant system parameters and set up a friendly man- machine interface.(7) The design and regulation of the hardware and software of whole system wascompleted. The test results in the plastic greenhouse field verified that the system if efficient and reliable on performance.Key words: Facilities-agricultural, Temperature and Humidity, SCM,Sensor, TC35i目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状21.2.3 环境监测及报警技术在我国设施农业上的应用31.3 研究的目的及意义51.4 技术路线51.5 本章小结6第二章 系统整体结构72.1 温室环境因子的选择72.1.1 温度对作物生长的影响72.1.2 湿度对作物生长的影响82.2 系统信息传输方式82.2.1 数据传输方式的选择82.2.2 手机短消息102.2.3 AT 指令102.2.4 短消息收发控制模式112.3 系统结构及工作原理122.4 系统功能分析122.5 本章小结13第三章 系统硬件设计143.1 微处理器的选择143.2 系统时钟电路设计163.3 复位电路设计173.4 LCD12864液晶模块接口电路设计173.5 电源模块设计183.6 声光报警电路设计193.7 红外遥控器模块设计193.8 温湿度传感器DHT21213.9 TC35i-GSM模块233.10 SD/TF卡模块253.11 本章小结26第四章 系统软件设计274.1 主程序设计274.2 系统初始化子程序设计284.3 GMS短信报警子程序设计294.4 温湿度采集子程序设计314.5 数据纠错子程序设计324.6 参数设置子程序设计344.7 LCD模块程序设计354.8 SD卡初始化364.9 本章小结37第五章 系统调试与实地测试385.1 系统调试过程385.1.1 PCB制作软件385.1.2 程序编写软件385.1.3 调试软件395.2 系统样机设计405.3 系统室内性能测试415.3.1 系统上电前的准备工作415.3.2 测试步骤425.4 系统实地性能测试435.4.1 测试场地介绍435.4.2 实地测试445.5 本章小结46第六章 结论与展望476.1 结论476.2 展望47参考文献48附录 系统工作原理图50致 谢51作者简介52第一章 绪论 1第一章 绪论1.1 研究背景近些年来,我国温室产业发展迅速,温室大棚面积跃居世界各国首位(高职富2007)。据相关数据统计,目前我国日光温室和塑料大棚种植面积分别达到330千公顷和 670 千公顷(郑争兵 2012),并逐渐增加。近年来,我国的农产品消费增量很快,但是却存在供应不足等问题,主要是我国人口众多,人均土地面积较少、人均水资源也较为有限,同时新农村建设、城镇化建设、各种基础设施建设都占用了耕地,工业发展 也导致很多的水质污染,这些都严重制约了农业的粗放式发展,在这样一个环境下,需要将先进科学技术应用到农业发展中,提高作物的产量和质量,而设施农业是一种切实有效的发展方式,同时也是实现农业现代化的重要手段。设施农业是根据农作物生长需要,结合现代电子技术、农业工程技术、计算机技术,人工控制环境条件满足作物生长需要,使农业生产摆脱环境限制,能够根据市场需要进行有效生产(郭志伟 2008)。温室环境控制(Greenhouse environment control),能够根据作物的生长发育条件自动调节温室环境,达到温室作物的生长目的(李伟 2010;李莉等 2007)。陕西杨凌示范区是我国农业的发源地,也是高新农业示范区,区内有西北农林科技大学、杨凌职业技术学院等高等院校,在西北农业发展占据重要地位。杨凌的设施农业发展较为迅速,主要以日光温室标准大棚为主,还有部分的自然棚。根据相关数据显示,截至2011年5月,杨凌现代农业示范区共投入6.3亿元用于发展设施农业,仅2010年建成的标准化日光温室就达 2759 座、共 391.3 公顷,其中大部分是薄膜塑料大棚,相比以前新增蔬菜产量8万余吨。设施农业温室大棚果蔬的种植效益显著,农民的种植积极性很高,大棚种植面积迅速扩大,与此同时也产生出新的问题,例如温湿度、光照等环境参数监测精度低、劳动强度大、调控麻烦等弊端,影响农民的种植收益(牛甲 2013)。在对示范区内设施农业推广较为集中的区域进行调研的结果来看,目前区内大量农民因成本问题任然采取传统的人工值守种植,很多的温室环境参数的测试,通过人工读取温度计、湿度计读数来判断,人工控制卷帘机等设备实现简调控,这种模式测控因子 单一、费时费工、调控繁琐,缺少客观有效的判断方式,不能保证农作物的质量和产量, 影响了农户的经济效益和种植积极性。随着计算机技术及移动通信技术的快速发展,尤其是手机的普及,让手机终端与温室现场温湿度测量结合起来,温室的无人值守成为可能。本文研究开发一种无线的智能温湿度控制检测装置,该系统利用无线通信技术,并以单片机作为核心处理器,以数字温湿度传感器测量温室温湿度,具有温室温湿度的远程查询、超限报警等功能,同时还2 基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发具有操作简单、测量精度高、可靠性好等特点,节省了人力物力,降低了劳动力成本,方便了系统的管理。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状国外的设施农业比较发达,对温度的控制方式和控制理论都有较深的研究,早在上个世纪 60 年代,以日本、以色列、荷兰为代表的西方国家就开始了相关的研究,并且取得了丰富的研究成果,在设施农业、渔业、林业等领域都有广泛的应用。现在,西方发达国家在前人研究的基础上,开始了新的研究,正朝着高度智能化、自动化的方向发展(叶金平 2009;Yu IH et al 2007;D.Kolokotsa et al 2010)。荷兰的温室以大型玻璃温室为主体,目前是世界上规模最大和最发达的温室生产国 家。荷兰瓦赫宁根大学的相关学者结合人工控制经验,使之用到农业控制工程中,实现了温室的自动化、智能化建设,并且还较大的降低了系统能耗和运行费用(高建平2003)。美国的温室以大型的连栋温室为主体,结合计算机技术和现代管理技术,实现温室高压雾化降温、湿帘降温等一系列先进技术,走在了世界的前列(高倩 2012)。以色列的温室农业非常发达,其先进一体化智能光照控制温室、温室设备材料、滴灌技术、栽培技术及养殖技术、培育技术以及相应的监控系统都具有较高的水平,在世界上是发展的前列,并且其滴灌喷灌技术也是非常先进的,可以非常缓慢的控制土壤程度(Qadir M et al 2003; Yermiyahu et al; 2003; Sinaia N et a 2007)。日本的温室配套设施和综合环境调控技术也是非常的先进,达到世界顶级水平,日本国内研发的智能监控系统可以全方位的监控设施环境,包括温湿度、土壤、水分、光照等等多个因子,其后期对农作物的处理也具有较高的水平,如农作物的采摘、清洁、分类、包装等大都实现了自动化、智能化操作(Masumoto T and Yuan X Y T 2006; Takatsuji M 2006; Tsuru H and Yoko Y N Y 2006)。1.2.2 国内研究现状我国是世界最大的农业生产大国,却不是农业生产强国,设施农业发展相对发达国家较为落后。80年代,我国开始引进发达国家先进温室技术,逐渐实现温度、湿度、光 照等因子的控制与调节。90 年代中后期,江苏理工大学毛罕平等人研发了具有温度、湿度、光照、营养液等参数自动调节和补偿的控制系统,在当时温室研究中处于领先水平(谭静芳和刘成勋 2005)。90年代末,河北职业技术师范学院的闫忠文等人研发了蔬菜大棚温湿度测量系统,具有温度、湿度的实时监测和控制及超限报警等功能。90 年代中期,中国农业大学研制成功了“WJG-1型实验室温室环境监控计算机管理系统”,具有光照、温湿度等因子的检测(王石磊等 2007)。第一章 绪论 3进入 21 世纪,我国科研人员在引进外国先进技术的基础上,进行了大量的创新和实践,根据我国实际情况,在温室环境设置,监控、灌溉、种植等方面形成我国特色的温室环境控制方式。经过多年的发展,虽然我国温室环境自动控制技术取得较多的成果,已经完成从引进吸收、简单应用阶段到自主创新、综合应用阶段的过渡,但是与国外发达国家相比,依然有很大的差距。目前,随着计算机技术的发展,移动通信技术的进步,温室环境控制有了新的研究内容。结合中国实际情况,使用先进的计算机技术、传感器技术、自动控制技术,解决当前我国设施农业智能控制中存在的问题,争取早日得到国际先进水平。这对加强中国设施农业温室大棚生产水平,加速中国农业信息化、智能化、现代化、自动化的进程具 有及其重要的意义。1.2.3 环境监测及报警技术在我国设施农业上的应用随着我国温室监控技术的发展,目前市场中存在一些温室监测及报警系统主要分为两类:(1) 测量仪器类如图 1-1所示为国产某品牌的以太网动力环境监控仪,主要是针对动力环境现场监控需求而设计的一款集大屏幕显示、温度测量、湿度测量、开关量测量、串口转以太网 服务器于一体的综合性监控设备,可对温室大棚环境因子进行监测及远程报警,但其价格昂贵且需要专门组网及专用软件系统进行二次开发来达到监测报警功能。图1-2所示为手持式便携温湿度测量仪,此测量仪价格适中主要采用电池供电、测量范围大,精度较高,具有SD\TF内存卡槽,可存储温湿度历史数据,使用较为广泛,但缺点是报警系统采用声音报警,而且报警音量有限,在无人值守时不能进行远程报警及温湿度参数的查询。图 1-1 以太网动力环境监控仪Fig.1-1 Environmental monitor drived by Ethernet4 基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发图1-2便携式温湿度检测仪Fig.1-2 Portable temperature and humility meter(2) 基于无线传感器网络技术的设施农业远程监测系统图1-3所示是基于无线传感网络的温室自动监控系统,该系统利用先进的测量传感器可对光照、温度、湿度、土壤养分等环境参数进行检测分析,同时在监控中心上显示 出来,并且将数据存储在监控主机中,方便查询,监控主机能够根据设定的参数自动判断数据是否超限,根据判断结果调节温室环境,满足农作物的生长发育需要(Jensen A L et al 2005),此类系统结合先进电子技术和通讯技术,但是存在造价高、维护成本大、 操作不方便等缺点,难以在我国大面积使用。图1-3 基于无线传感器网络技术的设施农业远程监测系统Fig.1-3 the remote monitoring system of facilities-agriculture based on wireless sensornetwork technology第一章 绪论 5以上可见,国内温湿度监控技术近年在仪器、仪表或一体化监控系统中成果颇丰,但从实际应用角度来看,这些研究成果适用面不够广泛,没有从功能、易用性、经济性、性价比等方面有针对性的开发适合温室种植农户需要的温室环境监测系统,因此科学研究人员还需不断努力探索研究。1.3 研究的目的及意义通过对杨凌示范区农民朋友的各型温室的调研发现,冬季栽培鲜菜、鲜果、花卉规模很大。而对于温室环境温度及湿度控制的需求差别也很大。一般农户的简易温室,只需要比如温度或湿度超高或过低的极限状态进行监控,并能够及时报警即可。因此,为一般农户和中、小设施农业企业量身定制,设计一个经济实惠、安装简易的大棚温湿度现场检测及远程报警控制系统很有必要。鉴于现有的温湿度控制系统大多只专注于控制算法的设计,片面追求高精尖,忽略了一般农户与中小设施农业企业的需求,而且系统复杂、仪器价格昂贵,而对温湿度数据的测量、传输、存储报警的研究较为缺乏,结合当前无线通信技术的发展,为了满足 在无人值守时的温湿度远程测控及温湿度临界值的报警,如果能设计一种价格便宜、易于操作、使用方便、安装简单的一种无线智能温湿度检测及报警装置,将满足广大中小农户朋友对自家温室、大棚等需要温湿度监测及远程报警功能用户的需求。鉴于此,本次研究拟开发一种价格便宜、功能够用、安装简单的一种基于单片机系统的无线智能温湿度检测及报警装置,一方面可以用于温室环境温湿度的控制,另一方面还可以用于温室环境温湿度的监测和报警,灵活性和实用性都很强,系统设计研发成功后非常值得后期进行产品化推广。1.4 技术路线本研究通过对杨凌示范区温室大棚种植基地进行实地考察、调研后确定技术方案,然后确定所用硬件的类型及型号并设计出相应的硬件电路及编写软件程序,最后通过实地测试及调试后使样机达到预期效果。其技术路线如图1-4所示。6 1.5 本章小结基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发图1-4 技术路线图Fig.1-4 Technology Roadmap本章主要介绍了研究背景、温湿度系统国内外现状以及研究的目的和意义。同时根据杨凌地区设施农业现状,结合先进的移动通信技术和计算机技术,提出了一种基于单片机的大棚温室环境监测及报警系统的研究与设计,确定了本文的研究方向及研究内容。第二章 系统整体结构 7第二章 系统整体结构2.1 温室环境因子的选择温室环境是封闭和相对独立的生态环境,在这样一个环境中,有很多的因素制约着温室作物的生长发育,例如:温室土壤特性、农作物疾病、农作物本身特点、作物肥料 使用、农药使用、温室温度、湿度、光照、CO2浓度等等。这些因素一同作用于温室大棚这个封闭气候环境,其中温湿度是衡量温室大棚的重要指标,它直接关系到作物的的质量和产量,高温、低温都伤害植物,严重则导致作物绝收;太干、太湿也会严重伤害植物,同样影响作物产量。本文则以温度和湿度作为温 室环境控制因子,下面主要讨论温度、湿度对植物的影响。2.1.1 温度对作物生长的影响植物的生长需要合适的温度,温度太高或者太低都会严重影响植物生长发育,严重则会导致植物死亡。不同植物的耐温、耐寒性是不同的;科学界的主流观点认为,被子植物的耐温上限是 49.8℃,裸子植物是 46.4℃,极端情况下,如干旱沙漠中的仙人掌科植物可以耐温60℃。而低温则会导致冻伤冻死,一般情况,热带植物的耐寒性很差,低于 10℃就会死亡,而寒带植物具有较强的耐寒性,在 0℃,甚至低于 0℃依然可以存活。(Wang Zhong-Yi et al 2009)番茄和黄瓜都是具有代表性的喜温性植物,下面我们以番茄为例了解不同的温度对其生长过程的作用情况。表 2-1 番茄生长过程受不同的温度的作用情况Tab. 2-1 Effect of tomato growth process under different temperature温度范围T(℃) 生长发育影响温度值 影响T=50 持续60分钟以上,植物死亡T=45 持续120分钟以上,开花减少且容易产生畸形果45>T>4O 植物发育暂停4O>T>35 有机物的分解速度大于光合作用的速度35>T>32 光合作用率下降,有机物分解速度加快1O>T 光合作用、呼吸作用等活动衰减,停止由表 2-1可见,温度将对作物的一切生命活动有着非常重要的意义。温室植物的生长过程和一段时间周期的平均温度有非常紧密的联系,所以采用区间控制的方式调节温度,允许温度有相应的变化范围,在当温度超限时才进行处理和调节,这样就大大减少执行机构的启动停止次数,对提高整个监控系统的稳定性方面具有很大的帮助。8基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发2.1.2 湿度对作物生长的影响温室大棚是一个封闭的环境,其环境条件和温室外的环境有着很大的不同。所以,温室作物的湿度情况也和温室外的湿度情况有很大的不同,温室中的湿度较大,导致温室内作物生长发育较快,生陈代谢旺盛,这种情况下的植物将会通过蒸腾作用释放出很多水蒸气。叶片释放出的水蒸气不能通过对流交换到外界,因此,室内的湿度大,接近 于饱和状态,甚至长期为饱和状态,空气绝对湿度和相对湿度均比露地栽培高得多,而湿度对植物的生长也有很大的影响的(S Ameur and M Laghrouche 2001),主要表现在以下几点:(1)空气湿度影响蒸腾作用。蒸腾作用一方面可以吸收水分,一方面可以运送养分物质,若是空气的湿度太大,则会降低蒸腾作用,导致农作物运送养分的能力降低,长期则会使植物发育不良,甚至导致植物死亡(薛楠 2013)。(2)空气湿度的大小影响植物气孔的开闭。植物气孔是 CO2 进入植物进行光合作用的渠道,空气湿度的变化则会影响气孔的开关,湿度过高或过低都会导致植物气孔闭合,光合作用停止,严重则会导致植物死亡。(3)空气湿度的太高则有利于病菌的繁殖。很多真菌孢子的生长发育都需要一定的湿度才能实现,而太低的湿度则会导致红蜘蛛等螨类虫害的发生。(4)高湿会使叶面水分凝结,造成叶面细胞破裂。所以湿度对作物的影响非常大,应该根据植物生长的需要对温室大棚中的湿度设定一个较为合理的范围,减少植物病害发生的几率。所以,要具体结合温室实际情况对温室大棚的温湿度进行调节。92.2 系统信息传输方式目前的信息传输方式主要是有线和无线两种方式,而有线连接存在布线繁杂、成本 高、维护困难等缺点,目前逐渐减少使用。随着网络技术和无线技术的迅猛发展,各种网络技术、网络产品应运而生,无线传输技术应用越来越被各行各业所接受(沈伟2009)。2.2.1 数据传输方式的选择目前我们可以使用的无线数据通信方式主要包括蓝牙通信、WIFI通信、移动通信、传统的数传电台以及出现的比较晚的ZigBee等(Li Lin et al 2008;Sun ZhongFu et al 2008)。(1)蓝牙通信蓝牙就是我们经常听到的 Bluetooth,严格来说,它是是一种无线技术标准,使用的是2.4Ghz到2.485GHz的特高频段的无线电波,由世界著名总部在瑞典的爱立信公司于 1994 年提出并创制。其设计的初衷是为了代替 HYPERLINK 串口数据传输方式,由此10基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发表2-2几种无线通信方式对比Tab.2-2 The comparison of several wireless communication mode蓝牙 Wi-Fi 移动通信传统数传电台Zigbee单点覆盖距离 10m 50m 可达几公里 可达6公里 50~300m网络扩展性 无 无 依赖网络覆盖 无 自动扩展电池寿命 数天 数小时 数天 数小时~数天 数年复杂性 复杂 非常复杂 复杂 复杂 简单传输速率 1Mbps 1~11Mbps 38.4kbps 一般19.2kbps 250kbps频段 2.4 GHz 2.4 GHz 0.8~1 GHz 400M~2.4GHz 868M~2.4Ghz联网所需时间 10秒 3秒 数秒 无 仅30毫秒终端设备费用 低 高 较高 高 低网络使用费 无 无 有 无 无安全性 AES 64bit 128bit SSID 128bit可靠性 高 一般 一般 低 高使用成本 低 一般 高 高 低安装使用难易 一般 难 一般 难 非常简单基于以上对常用的几种无线通信方式的对比讨论,其中移动通信具有可靠性高、覆盖距离广、使用方便、安全性高、可靠性强等特点,同时结合本文的实际设计需要,在本次设计中选择移动通信中的GSM网络来实现系统的数据传输。2.2.2 手机短消息GSM网可以在其网络覆盖范围内实现语音(电话)、文本(短信)等数据的传输, 我们要利用其达到数据传输的目的,就是利用以上两种方式将我们要发送的数据借助GSM网络发送到另一端(Dogan Ibrahim 2010)。就以上两种方式来说,利用语音传递数据的话,编解码过程比较复杂,不太容易实现。相比来说通过文本的方式传递数据就要方便的多。SMS短消息因使用方便,操作简单得到了大范围的普及,其采用转发、存储的服务方式。采用这种方式的好处是,如果短消息接受方没有连接网络,短消息中心暂时先将发送的短消息存储起来,待接收方连接到网络再进行发送。消息的发送与语音通话可以同时进行,相互之间不会干扰。本文研究的温湿度报警系统主要以单片机为核心通过向手机发送短消息来达到温湿度临界值的报警提示。2.2.3 AT 指令AT 就是英文 Attention 的缩写,指“引起关注”的意思。AT 指令的发送方向是从TE (Terminal Equipment)或DTE (Data Terminal Equipment)开始到TA (Terminal Adapter) 或DCE (Data Circuit Terminal Equipment)结束,一般情况下TA或DCE会回执一个响应。通过 AT 指令的发送 TA、TE,可以对 MS(Mobile Station)进行控制,并执行相应第二章 系统整体结构 11的操作,用来达到与 GSM 网络进行交互的效果。比如用户可以使用 AT 指令完成打电话、发短信、读写电话本、传输数据、发送传真等操作。所有的 AT 指令集合在一起就称作AT指令集。90 年代初,AT 指令集在设计之初是针对于 Modem 操作的,其中并没有专门设置控制移动电话短消息的相关指令。为了便于在 TE 或电脑上控制 SMS,增加了 SMS BlockMode协议。随着SMS在不同领域范围应用程度的加深,电信制造商针对GSM网络开发了一整套 AT 指令,极大的丰富了 AT 指令集,对 SMS 控制的 AT 指令也包含在了其中。当前市场上成熟的GSM模块都可以通过发送AT指令来进行控制。AT指令是其每一条指令均以AT开头,一般情况下大小写均可,表示需要引起注意, 结尾处均是“\r\n”表示整条指令结束;AT指令在发送后,不管接收终端是否成功完成指令要求的操作都会有相应的返回作为提示,其中包括一些随机性的事件(电话进来、短信到来、掉线等)发生时也会有相应的提示。由于 AT 命令非常多,本文不再详细描述。2.2.4 短消息收发控制模式短消息可以采用 Block 方式、Text 方式以及 PDU 方式等共三种方式发送,每种方式对应的编码格式也不尽相同(李保风和郭新志 2009)。(1)Block 模式一种比较早期的发送方式,这种模式是一种二进制模式,能够自我进行检错、纠错,常常用于外界环境较差的情况中,具有较强的抗干扰性。(2)Text 模式该模式可以传输 ASCII 码,一级 160 个英文字符,是在为 GSM 修改的 AT 指令集基础上定义的基于字符的协议,该模式虽然开发简易、但是其缺点是不能收发中文短信。(3)PDU 模式在我国通常使用中文短信,一般情况下中文短信只能采用 PDU 方式编码。因为在 这种方式下可以选择使用7-bit、8-bit以及UCS2等三种编码格式。以上的三种编码格式对应的发送字符数也有所不同,7-bit 对应 160 个字符、8-bit对应140个字符、UCS2对应70个字符。该对应关系是在移动(GSM网络)中,同时将英 文和汉字等都算做一个字符的条件下成立,电信的CDMA网络下的字符数会少一些。7-bit 编码主要用于传输 ASCII 字符;8-bit 编码主要用于传输数据消息,比如我们常看到的包含图片和声音的彩信就是采用的这种编码格式(冯平鸽和赵嘉 2007);UCS2 编码格式发送的是UniCode码,其中包含中文字库,我们通常见到的文字类短信一般均采用这种编码格式。12基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发2.3 系统结构及工作原理本文研究的大棚温湿度监测报警装置以单片机为核心,使用数字式温湿度传感器来采集环境温湿度数据参数,GSM模块用于发送手机短信,配备LCD液晶显示屏幕,用于显示人机交互界面及系统日期及其他参数,并利用红外线遥控器来对系统参数进行设定或者修改。系统选用的主要元器件有:STC12C5A60S2单片机、LCD12864液晶显示屏、DHT21 温室度传感器、DS1302时钟发生器、TC35iGSM模块、HS0038红外接收器等。系统结构示意框图如图2-1所示:图2-1系统结构示意框图Fig.2-1 Schematic diagram of the system structure本系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心,通过对环境的温湿度参数进行采集,完成数据保存、处理、实时显示、短信及声光报警等功能。温湿度参数的采集主要利用 DHT21 数字式温室度传感器采集,通过对环境参数的检测后传输给单片机从而进行分析对比系统或用户预先设定的温湿度参数上下限值。从而发出声光报警及GSM短消息报警提示。短消息发送装置主要采用西门子公司生产的 TC35i-GSM 通用模块实现,可支持
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