基于物联网的多点温度监测系统设计【字数：11073】
摘 要课题针对近期特种作业爆炸事故频发问题，提出一套基于物联网的多点温度监测系统设计方案。该设计采用CC2530作为主控制器，利用DHT11传感器作为温度节点，同时开发安卓客户端软件，实现远程多点温度监测，完成温度数据的实时发送和接收。经多次实验测试表明，该设计系统稳定性高，成本低，可灵活配置传感器节点，操作性强，为现场温度的实时采集和处理提供了便利，一定程度上达到了预警功能，保护人员和财产安全。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3论文内容与结构 2
第二章 系统总体设计 4
2.1主要开发技术 4
2.1.1嵌入式技术 4
2.1.2传感器技术 4
2.1.3WiFi无线通信技术 4
2.1.4物联网技术 5
2.2具体方案选择 5
2.3本章小结 6
第三章 硬件设计 7
3.1具体硬件方案设计 7
3.2硬件分析与设计 7
3.2.1硬件电路设计 8
3.2.2主控电路 8
3.2.3测温电路 9
3.2.4电源电路 11
3.2.5串口模块 12
3.3本章小结 13
第四章 软件设计 14
4.1 ZigBee技术 14
4.2软件具体设计方案 15
4.3软件方案实现过程 17
4.3.1全局设置 17
4.3.2具体程序分析 18
4.3.3调试程序 19
4.4本章小结 24
第五章 系统测试 25
5.1硬件准备工作 25
5.2软件准备工作 25
5.2.1安装仿真器驱动下载程序 25
5.3本章小结 30
总结 31
致 谢 32
参考文献 33
附录 34
第一章 绪论
1.1课题的研究背景与意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
温度是一个与人类生活密不可分的物理量，更是工农业生产中最基础的数据参数之一。在生产作业中我们常常需要对温度进行监测控制。
人民的生活与温度环境息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。中国作为主要的农业与工业生产大国，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室机房、农场作物大棚经常需要对环境温度进行监测，在城市信息化浪潮与数据科学崛起的共同推动下[1]，现代人的家居基本上也有了智能温测、温控的身影，并根据实际要求对环境温度进行监测。比如，大量的化学反应的制作必须要在适合它的温度下才行，不然没有办法准确的工作；煤油、汽油等不一样的生产出来的流程是原油在不一样的压力和温度等环境下生产出来的；温度得不到监测，温差幅度较大时，粮仓可能出现霉变、腐烂[2]，酒类产品质量也可能得不到保障等等。
而我国作为世界煤炭资源大国，也是煤炭生产和消费第一大国，有着丰富的煤矿产业链和各地大小规模不等的井下挖掘作业。然而就是在这种已经发展了四十年的产业中，危险却总是光顾。2016年2月，四川省钓鱼台煤矿发生爆炸，造成13人遇难，4人受伤；2017年3月，辽宁市大黄二矿发生重大爆炸事故，共造成22人死亡，直接经济损失1900万元。2018一整年中，因煤矿事故死亡人数高达333人。
再反观近期，响水爆炸案的发生令人心痛，去年一起起井下作业事故依稀还历历在目，前不久发生的四川木里森林火灾更加令人惋惜。爆炸、火灾这些原本离我们很遥远的词汇却在近年频频出现在我们耳边。不禁让人深思，到底是为什么导致这些事故的发生。各地政府加强了安全防范措施，特种作业人员的安全实操考核系统也更加完善，在这种情况下，那么我想，可能就出于源头监管问题。
煤矿挖掘作业中温度不得超过28度[3]，化学物品摆放环境不得超过30度，由此可见，温度测量在安全生产作业中是起着多么大的作用。
社会在发展，人类社会也在与时俱进。科学技术日益发展的同时也带动了测量技术的发展，与物联网人工智能相结合的情况下，测量技术的性能和结构更是发生了天翻地覆的变化[4]。
那么我们是不是可以利用现在发达的科技，结合物联网技术，在化工厂、井下煤矿挖掘作业、森林等特殊环境安装温度节点，实现在线实时温度监测，有专门人员在手机或者大屏幕上同步监管，这样可以及时发现火源，做出紧急预警措施，避免人员和财产的重大损失。基于这种情怀，本着让更多家庭不再离散的理想，于是作者开始着手研究温度监测，为安全预防做出贡献。
1.2国内外研究现状
早在1603年，伽利略在演讲时第一次展示了能够测量温度的仪器。顺治年间，比利时传教士南怀仁将温度计带入中国，国人第一次知道了温度的具体数字概念。
我国在科技的道路上起步较晚，温度监测技术更是在二十世纪八十年代才开始有了雏形。我国工程技术人员在发达国家温度监测技术的基础上，不断的吸收与借鉴，掌握并研发了室内温度微机控制技术，但该技术也只仅限于单项环境因子的控制。在技术层面上，也只是以单片机控制的单参数单回路系统居多，没有严格意义上多参数综合控制体系，与发达国家比，还相差甚远。而国外早在二十世纪七十年代，便采用模拟式的组合仪表，对现场温度进行采集、指示、记录和控制。八十年代末期出现了分布式的控制体系。目前正开发和研究计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。而伴随着科技的脚步，一些国家也正走向完全自动化和无人化的温度监测模式。
温度对于工业测控的重要性同时推进了温度传感器和基于温度传感器的测温系统的发展。近百年来，温度传感器的进展约经过了三个阶段： ①传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；② 模拟集成温度传感器/控制器；③智能温度传感器。传统的温度监测系统使用有线的方式部署温度传感器节点，节点一旦部署完毕，如果更改监测节点地理位置[5]，就必须拆掉节点重新布线，耗时耗力，操作不便，工作效率低[6]。如今，世界上的新版温度传感器正在向更加智能、网络化的方向研究。温度传感器还能抑制串模干扰、线性度好、成本实惠等优点。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3论文内容与结构 2
第二章 系统总体设计 4
2.1主要开发技术 4
2.1.1嵌入式技术 4
2.1.2传感器技术 4
2.1.3WiFi无线通信技术 4
2.1.4物联网技术 5
2.2具体方案选择 5
2.3本章小结 6
第三章 硬件设计 7
3.1具体硬件方案设计 7
3.2硬件分析与设计 7
3.2.1硬件电路设计 8
3.2.2主控电路 8
3.2.3测温电路 9
3.2.4电源电路 11
3.2.5串口模块 12
3.3本章小结 13
第四章 软件设计 14
4.1 ZigBee技术 14
4.2软件具体设计方案 15
4.3软件方案实现过程 17
4.3.1全局设置 17
4.3.2具体程序分析 18
4.3.3调试程序 19
4.4本章小结 24
第五章 系统测试 25
5.1硬件准备工作 25
5.2软件准备工作 25
5.2.1安装仿真器驱动下载程序 25
5.3本章小结 30
总结 31
致 谢 32
参考文献 33
附录 34
第一章 绪论
1.1课题的研究背景与意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
温度是一个与人类生活密不可分的物理量，更是工农业生产中最基础的数据参数之一。在生产作业中我们常常需要对温度进行监测控制。
人民的生活与温度环境息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。中国作为主要的农业与工业生产大国，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室机房、农场作物大棚经常需要对环境温度进行监测，在城市信息化浪潮与数据科学崛起的共同推动下[1]，现代人的家居基本上也有了智能温测、温控的身影，并根据实际要求对环境温度进行监测。比如，大量的化学反应的制作必须要在适合它的温度下才行，不然没有办法准确的工作；煤油、汽油等不一样的生产出来的流程是原油在不一样的压力和温度等环境下生产出来的；温度得不到监测，温差幅度较大时，粮仓可能出现霉变、腐烂[2]，酒类产品质量也可能得不到保障等等。
而我国作为世界煤炭资源大国，也是煤炭生产和消费第一大国，有着丰富的煤矿产业链和各地大小规模不等的井下挖掘作业。然而就是在这种已经发展了四十年的产业中，危险却总是光顾。2016年2月，四川省钓鱼台煤矿发生爆炸，造成13人遇难，4人受伤；2017年3月，辽宁市大黄二矿发生重大爆炸事故，共造成22人死亡，直接经济损失1900万元。2018一整年中，因煤矿事故死亡人数高达333人。
再反观近期，响水爆炸案的发生令人心痛，去年一起起井下作业事故依稀还历历在目，前不久发生的四川木里森林火灾更加令人惋惜。爆炸、火灾这些原本离我们很遥远的词汇却在近年频频出现在我们耳边。不禁让人深思，到底是为什么导致这些事故的发生。各地政府加强了安全防范措施，特种作业人员的安全实操考核系统也更加完善，在这种情况下，那么我想，可能就出于源头监管问题。
煤矿挖掘作业中温度不得超过28度[3]，化学物品摆放环境不得超过30度，由此可见，温度测量在安全生产作业中是起着多么大的作用。
社会在发展，人类社会也在与时俱进。科学技术日益发展的同时也带动了测量技术的发展，与物联网人工智能相结合的情况下，测量技术的性能和结构更是发生了天翻地覆的变化[4]。
那么我们是不是可以利用现在发达的科技，结合物联网技术，在化工厂、井下煤矿挖掘作业、森林等特殊环境安装温度节点，实现在线实时温度监测，有专门人员在手机或者大屏幕上同步监管，这样可以及时发现火源，做出紧急预警措施，避免人员和财产的重大损失。基于这种情怀，本着让更多家庭不再离散的理想，于是作者开始着手研究温度监测，为安全预防做出贡献。
1.2国内外研究现状
早在1603年，伽利略在演讲时第一次展示了能够测量温度的仪器。顺治年间，比利时传教士南怀仁将温度计带入中国，国人第一次知道了温度的具体数字概念。
我国在科技的道路上起步较晚，温度监测技术更是在二十世纪八十年代才开始有了雏形。我国工程技术人员在发达国家温度监测技术的基础上，不断的吸收与借鉴，掌握并研发了室内温度微机控制技术，但该技术也只仅限于单项环境因子的控制。在技术层面上，也只是以单片机控制的单参数单回路系统居多，没有严格意义上多参数综合控制体系，与发达国家比，还相差甚远。而国外早在二十世纪七十年代，便采用模拟式的组合仪表，对现场温度进行采集、指示、记录和控制。八十年代末期出现了分布式的控制体系。目前正开发和研究计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。而伴随着科技的脚步，一些国家也正走向完全自动化和无人化的温度监测模式。
温度对于工业测控的重要性同时推进了温度传感器和基于温度传感器的测温系统的发展。近百年来，温度传感器的进展约经过了三个阶段： ①传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；② 模拟集成温度传感器/控制器；③智能温度传感器。传统的温度监测系统使用有线的方式部署温度传感器节点，节点一旦部署完毕，如果更改监测节点地理位置[5]，就必须拆掉节点重新布线，耗时耗力，操作不便，工作效率低[6]。如今，世界上的新版温度传感器正在向更加智能、网络化的方向研究。温度传感器还能抑制串模干扰、线性度好、成本实惠等优点。
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