基于无线通信技术的粮情测控系统Android客户端的设计与实现
发布时间：2021-04-02 10:50
随着计算机、无线通信、传感器等现代电子技术的飞速发展和广泛应用,实现粮仓的智能化是现代化粮仓建设的发展方向。粮情测控作为粮仓现代化储粮新技术之一,一直是粮仓智能化建设的重要组成部分和研究热点。粮仓的温湿度是粮情中最为关键的影响因素,对于维持粮仓储藏环境的平衡和保证粮食储藏安全十分重要。传统的监测方式耗时耗力,不够灵活。随着近几年近距离无线传输技术的迅速发展和广泛应用,为粮仓测控系统的建设提供了更为先进和高效的方法。本文根据粮仓的储粮特点和应用现状,运用新型低功耗蓝牙传输技术,结合服务端和客户端开发技术,设计出具有布线简单、功耗较低的粮仓温湿度测控系统。研究的主要工作如下:1.系统数据采集前端与客户端采用低功耗蓝牙为无线通信技术,以Ble（Bluetooth Low Energy）协议为技术支持,采用ATmega128单片机作为硬件控制中心,便携式Android操作系统的客户端作为系统终端,实现用户对粮情的实时监测与控制。并运用Android数据管理技术,实现数据的本地存储、查询、删除和报表打印等功能。2.为了实现数据共享,系统采用了Client/Server的CS架构,将实时采集到的数...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统总体架构设计
安徽大学硕士学位论文21个DS18B20传感器都拥有独立的64位编号，同时DS18B20技术成熟，信息资源丰富[33]。DS18B20的外观图如图3.5所示，其中3引脚VDD是电源引脚，2引脚是DQ信号线，1引脚是GND地线，它的特点是工作电压范围宽、测温范围广和抗干扰能力强[34]。实际测量中，只需用一根数据总线便可将所有温度传感器连接起来，简化了布线复杂度，也可在粮堆中插入多根测温总线，以便检测粮堆内部各层的温度值。图3.5DS18B20外观图3.6DS18B20存储器内部结构DS18B20存储器内部结构如图3.6所示，DS18B20最多可以支持8路温度采集，每路支持点数可达到100点，由于DS18B20本身带有寄存器，我们可以设置每一个传感器节点的根号和层号，并将其分别写入到每个传感器的TH与TL中，这样可以方便于在实际应用中进行管理。DS18B20测得的温度值高字节放在暂存器中第1字节，低字节放在第0字节，高字节的高5位表示温度的正负，温度为正时，高5位全为0，温度为负时，高5位全为1。详细的测温流程为：主控芯片PA0-PA7共8个I/O口线是作为8路温度采集通道，连接到15针串口，15针串口下面引出8根信号线与1根地线。8根信号线对应8个温度测量通道，即测量通道0-测量通道7，每个测量通道是1路，每路上挂接包装有温度传感器DS18B20的测温电缆，采用绞线式连接方式将测温电缆挂载在每个测量通道上。测量过程分为两种，如果是单路测量指令，则使用二叉树算法搜索该路所有的传感器并保存其序号，搜索完毕后进行DS18B20初始化及温度转换，再通过访问序列号依次读取每个传感器的温暂存器字节温度高字节0温度低字节1TH/用户字节12TL/用户字节23配置寄存器4保留5计数寄存器6计数寄存器7CRC8
安徽大学硕士学位论文23继电器驱动电路如图3.8所示。其中，P1.1为单片机I/O口，TLP521为光耦，在通风控制板接上电之后，单片机进入循环等待，等待客户端指令到达。当客户端发送打开或闭合通风设备指令后，单片机进入中断程序，通过控制相应的I/O口电平高低实现继电器打开或闭合，即控制通风设备的关闭或打开。图3.8继电器驱动电路（3）SD卡存储模块SD卡存储模块工作在SPI模式，采用8G存储卡方便大量数据的存储，便于与智能手机显示终端建立起错误重传机制，使得智能手机显示终端在接收错误时能够快速、准确的从SD卡中获取存储的测量数据。（4）蓝牙传输模块蓝牙模块采用低功耗、支持蓝牙4.0通信协议的BT05无线透传模块，通信距离可达80米，采用的是插针式设计，便于在实际使用时进行拆卸。蓝牙模块通过与智能显示终端连接实现粮情数据的短距离无线传输，传输性能可靠、功耗低。（5）主控模块主控模块为Atmega128单片机及其外围电路组成最小系统，外围电路主要由DS1302实时时钟、复位电路、电源及滤波电路组成。控制芯片Atmega128单片机是美国ATMEL公司开发的8位系列单片机中最高配置的一款单片机，采用先进的RISC结构和AVR内核，具有稳定性极高、功能强、功耗低等特点。开发语言采用C语言进行开发，编译效果高，可靠性好，编译器采用标准的C语言专门开发单片机程序ICCAVR，它综合了工程管理
【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞萨电子32位RX23W微控制器为IoT终端设备提供Bluetooth 5.0[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2020(02)
[2]基于低功耗蓝牙4.0技术的安全预警系统设计[J]. 王建新,苏俊盼,郑一麟. 物联网技术. 2019(11)
[3]基于Android自定义图表组件的关键技术研究[J]. 高毅,王昕,丁勇,涂小琴. 软件. 2019(09)
[4]粮食安全问题与对策研究[J]. 罗贵华. 粮食科技与经济. 2019(04)
[5]低功耗蓝牙BLE协议[J]. 杨一聪. 企业技术开发. 2019(04)
[6]Android手机App程序中SQLite数据存储应用[J]. 王红伟,吴坤芳. 漯河职业技术学院学报. 2018(05)
[7]基于Android系统的低功耗蓝牙技术[J]. 胡成. 电子技术与软件工程. 2018(16)
[8]小型粮仓手持式粮情检测系统研究[J]. 李德燕,商晓东,张聪. 粮油食品科技. 2018(04)
[9]基于Android与BLE的蓝牙通信系统的实现[J]. 万燕,李丽丽. 科技创新与应用. 2018(16)
[10]基于无线通信的粮仓温湿度监测系统设计[J]. 刘雪梅,李建勇,宋孟华. 机电信息. 2017(27)
硕士论文
[1]大农户就仓安全储粮系统客户端的实现及智能降水干燥方法的研究[D]. 曹军.安徽大学 2019
[2]粮情数据监控系统开发及其故障诊断研究[D]. 单一珉.天津工业大学 2019
[3]基于无线网络的粮情监测系统开发与研究[D]. 赵庆明.天津工业大学 2019
[4]基于嵌入式和设备云平台的家庭植物工厂系统设计[D]. 程峥.天津工业大学 2019
[5]Android工具的实现与应用[D]. 唐宇魁.华南理工大学 2019
[6]基于Android便携式健康监测系统的设计与实现[D]. 卢世海.扬州大学 2018
[7]基于物联网技术的粮仓环境远程监测系统的设计[D]. 李淑娟.哈尔滨理工大学 2018
[8]基于安卓的网上购物商城系统研究[D]. 谢文龙.天津科技大学 2018
[9]基于STM32的大型粮仓温湿度监控系统设计[D]. 何希平.大连理工大学 2017
[10]基于Android的铁路快运货物信息管理系统的研究与开发[D]. 卿周阳.兰州交通大学 2017
本文编号：3115141
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统总体架构设计
安徽大学硕士学位论文21个DS18B20传感器都拥有独立的64位编号，同时DS18B20技术成熟，信息资源丰富[33]。DS18B20的外观图如图3.5所示，其中3引脚VDD是电源引脚，2引脚是DQ信号线，1引脚是GND地线，它的特点是工作电压范围宽、测温范围广和抗干扰能力强[34]。实际测量中，只需用一根数据总线便可将所有温度传感器连接起来，简化了布线复杂度，也可在粮堆中插入多根测温总线，以便检测粮堆内部各层的温度值。图3.5DS18B20外观图3.6DS18B20存储器内部结构DS18B20存储器内部结构如图3.6所示，DS18B20最多可以支持8路温度采集，每路支持点数可达到100点，由于DS18B20本身带有寄存器，我们可以设置每一个传感器节点的根号和层号，并将其分别写入到每个传感器的TH与TL中，这样可以方便于在实际应用中进行管理。DS18B20测得的温度值高字节放在暂存器中第1字节，低字节放在第0字节，高字节的高5位表示温度的正负，温度为正时，高5位全为0，温度为负时，高5位全为1。详细的测温流程为：主控芯片PA0-PA7共8个I/O口线是作为8路温度采集通道，连接到15针串口，15针串口下面引出8根信号线与1根地线。8根信号线对应8个温度测量通道，即测量通道0-测量通道7，每个测量通道是1路，每路上挂接包装有温度传感器DS18B20的测温电缆，采用绞线式连接方式将测温电缆挂载在每个测量通道上。测量过程分为两种，如果是单路测量指令，则使用二叉树算法搜索该路所有的传感器并保存其序号，搜索完毕后进行DS18B20初始化及温度转换，再通过访问序列号依次读取每个传感器的温暂存器字节温度高字节0温度低字节1TH/用户字节12TL/用户字节23配置寄存器4保留5计数寄存器6计数寄存器7CRC8
安徽大学硕士学位论文23继电器驱动电路如图3.8所示。其中，P1.1为单片机I/O口，TLP521为光耦，在通风控制板接上电之后，单片机进入循环等待，等待客户端指令到达。当客户端发送打开或闭合通风设备指令后，单片机进入中断程序，通过控制相应的I/O口电平高低实现继电器打开或闭合，即控制通风设备的关闭或打开。图3.8继电器驱动电路（3）SD卡存储模块SD卡存储模块工作在SPI模式，采用8G存储卡方便大量数据的存储，便于与智能手机显示终端建立起错误重传机制，使得智能手机显示终端在接收错误时能够快速、准确的从SD卡中获取存储的测量数据。（4）蓝牙传输模块蓝牙模块采用低功耗、支持蓝牙4.0通信协议的BT05无线透传模块，通信距离可达80米，采用的是插针式设计，便于在实际使用时进行拆卸。蓝牙模块通过与智能显示终端连接实现粮情数据的短距离无线传输，传输性能可靠、功耗低。（5）主控模块主控模块为Atmega128单片机及其外围电路组成最小系统，外围电路主要由DS1302实时时钟、复位电路、电源及滤波电路组成。控制芯片Atmega128单片机是美国ATMEL公司开发的8位系列单片机中最高配置的一款单片机，采用先进的RISC结构和AVR内核，具有稳定性极高、功能强、功耗低等特点。开发语言采用C语言进行开发，编译效果高，可靠性好，编译器采用标准的C语言专门开发单片机程序ICCAVR，它综合了工程管理
【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞萨电子32位RX23W微控制器为IoT终端设备提供Bluetooth 5.0[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2020(02)
[2]基于低功耗蓝牙4.0技术的安全预警系统设计[J]. 王建新,苏俊盼,郑一麟. 物联网技术. 2019(11)
[3]基于Android自定义图表组件的关键技术研究[J]. 高毅,王昕,丁勇,涂小琴. 软件. 2019(09)
[4]粮食安全问题与对策研究[J]. 罗贵华. 粮食科技与经济. 2019(04)
[5]低功耗蓝牙BLE协议[J]. 杨一聪. 企业技术开发. 2019(04)
[6]Android手机App程序中SQLite数据存储应用[J]. 王红伟,吴坤芳. 漯河职业技术学院学报. 2018(05)
[7]基于Android系统的低功耗蓝牙技术[J]. 胡成. 电子技术与软件工程. 2018(16)
[8]小型粮仓手持式粮情检测系统研究[J]. 李德燕,商晓东,张聪. 粮油食品科技. 2018(04)
[9]基于Android与BLE的蓝牙通信系统的实现[J]. 万燕,李丽丽. 科技创新与应用. 2018(16)
[10]基于无线通信的粮仓温湿度监测系统设计[J]. 刘雪梅,李建勇,宋孟华. 机电信息. 2017(27)
硕士论文
[1]大农户就仓安全储粮系统客户端的实现及智能降水干燥方法的研究[D]. 曹军.安徽大学 2019
[2]粮情数据监控系统开发及其故障诊断研究[D]. 单一珉.天津工业大学 2019
[3]基于无线网络的粮情监测系统开发与研究[D]. 赵庆明.天津工业大学 2019
[4]基于嵌入式和设备云平台的家庭植物工厂系统设计[D]. 程峥.天津工业大学 2019
[5]Android工具的实现与应用[D]. 唐宇魁.华南理工大学 2019
[6]基于Android便携式健康监测系统的设计与实现[D]. 卢世海.扬州大学 2018
[7]基于物联网技术的粮仓环境远程监测系统的设计[D]. 李淑娟.哈尔滨理工大学 2018
[8]基于安卓的网上购物商城系统研究[D]. 谢文龙.天津科技大学 2018
[9]基于STM32的大型粮仓温湿度监控系统设计[D]. 何希平.大连理工大学 2017
[10]基于Android的铁路快运货物信息管理系统的研究与开发[D]. 卿周阳.兰州交通大学 2017
本文编号：3115141
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3115141.html
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