摘 要

一直以来，粮食都是国民经济的基础，其存储问题也成为了一个国家的重中之重，受到粮食企业及其管理者的重视。民以食为天，粮食的存储关系到一个国家经济的稳定，是一个国家的经济基础。在以前，由于粮食存储技术不够发达，温度和湿度不适宜，经常造成霉变，滋生虫害，对国家和人民造成巨大的经济损失，破坏国家的经济稳定，进而导致社会动荡。因此，对粮仓温湿度实时监测具有重要的现实意义，提高粮仓温湿度监测技术，有利于更好地实现粮仓温湿度监测，更好地保证粮食存储的质量。但是，以前往往采用人工检测的方法。随着科学技术的进步，无线传感器网络技术的发展，粮仓管理者可以通过传感器实时测量粮仓温湿度，并通过无线传感网络技术使粮仓管理者能够实时得到粮仓温湿度数据，从而能够实时对粮仓温湿度进行调节和控制，从而能够较长时间控制粮食温湿度，保证粮食存储的质量。

本文首先对粮仓管理系统的需求进行了分析，继而分析了粮仓监控技术的研究现状，在此基础上，设计了基于Lora模块的仓储管理系统。硬件设计上，选用数字温湿度集成传感器DHT11完成粮仓温湿度数据的实时采集，采用8位超低功耗单片机STM8单片机，采用无线数据收发模块SX1278实现无线通信，利用RS232接口实现STM8单片机与PC机之间的通信。该论文给出了基于Lora模块的仓储管理系统部分硬件电路的具体设计并进行了详细说明。对基于Lora模块的仓储管理系统的软件部分进行了设计开发，对以STM8为MCU的控制程序、以DHT11为传感器的温湿度采集程序、以SX1278为无线传输模块的无线数据传输程序以及PC上位机通信程序的设计进行了详细描述。

本文设计的基于Lora模块的仓储管理系统实现了粮仓温湿度的实时监测，组网简单，能够方便的进行粮仓温湿度的实时监测，并且成本低，安装简单，可移植性好，拆卸方便，并且可扩展，通过更换或者增加其他传感器，可以很方便的实现其他环境参数的实时监测，因此可以用于其他场所。

关键词：SX1278；Lora技术；仓储管理系统；RS232

Abstract

Food is the foundation of the national economy, grain storage issues have been brought to the attention of the food enterprises and their managers. In order to prevent mildew and insect pest of grain, the monitoring and control of the granary temperature and humidity have important practical significance. With the development of sensor technology and computer technology, the granary management through sensors and electronic equipment on the grain storage environment related parameter monitoring, according to the relevant environmental parameters of granary based on monitoring control, thus ensuring the quality of the grain storage. With the rise of the wireless sensor network technology, the method of using artificial of granary temperature and humidity monitoring has been gradually be replaced by the new monitoring system of intelligent and efficient.

This article first to the granary monitoring technology and wireless data transmission system and the technology are analyzed, focusing on and monitor technology of grain storage temperature and humidity parameters related to the research, we design a warehouse management system based on Lora module. The design adopts the wireless sensor network technology, through setting temperature and humidity in the granary test point collector to monitor granary of temperature and humidity, and through the wireless data transmission technology to collect data to the data concentrator, data concentrator to report data to PC with RS232 interface. Hardware design, the granary is realized by using digital temperature and humidity sensor SHT11 temperature and humidity of the acquisition, using 8-bit low power consumption MCU STM8 microcontroller, wireless communication is realized by using the wireless data transceiver module SX1278, making use of the RS232 interface implementation STM8 communication between MCU and PC. Part of the hardware circuit design are also given in this paper and elaborate. For the warehouse management system based on Lora module software design and development, to the single-chip microcomputer control procedures, the temperature and humidity acquisition procedures, wireless data transmission and PC communication program design has carried on the detailed description, and the system function and technical index of test evaluation.

Through the study of this article, the system design of the granary temperature and humidity can be real-time monitoring and control. The application of wireless sensor network (WSN) technology, makes the system have certain extensibility, has good application prospect.

Key Words：SX1278；LoRa；Warehouse management system；RS232

目 录

第1章 绪论 1

1.1 需求分析 1

1.2粮仓监控技术研究现状 1

1.3 研究思路 2

1.4 论文结构 2

第2章 LoRa技术及应用的基本知识 3

2.1概述 3

2.2关键产品特性 4

2.3 SX1278特性 5

2.4 LoRaTM调制解调器 5

2.4.1 操作原理 7

2.4.2 LoRaTM调制解调器状态机序列 8

2.5 LoRaWAN协议 11

2.5.1 LoRaWAN等级 12

2.5.2 物理信息格式 12

2.5.3 MAC信息格式 14

第3章 Lora模块的仓储管理系统总体设计 17

3.1 温湿度传感器选型 17

3.2 无线通信网络 18

3.2.1 扩频通信 18

3.2.2 星型拓扑结构 18

3.2.3 SX1278组网 19

第4章 软硬件设计 21

4.1 软件设计 21

4.1.1 上位机 21

4.1.2 下位机 21

4.2 硬件设计 24

4.2.1 温湿度传感器终端 24

4.2.2 无线传感网络 25

第5章 结论 29

参考文献 30

致 谢 31

附录 32

第1章 绪论

1.1 需求分析

中国自古以来就是一个粮食大国，不仅生产量巨大，存储量更是处在世界前列，在很多粮食储存企业中，大部分都是利用粮仓来进行粮食存储。温度和湿度是影响粮仓中粮食储存品质的重要环境参数，但是，由于环境因素不可预测，天气原因或者某种未知因素导致无法保证粮仓环境始终保持在适合粮食存储的状态，往往导致粮食存储大规模损失，遭受霉变，滋生虫害，给国家和人民带来巨大的经济损失。因此，对于粮仓温湿度的实时监测显得尤为重要。

在现阶段，粮仓温湿度监测终端普遍是由分立的温度和湿度传感器、MCU组成，然后通过电缆连接，将数据发送到检测中心，如此构成粮仓温湿度监测系统。要想把粮仓各点的温湿度传感器采集到的温湿度数据传送到监控中心，实现实时监测，并且实现大范围的覆盖，就必须要在粮仓内布置大量的电缆，将每个点测量到的温湿度数据传输到监控中心。用电缆连接而成的粮仓温湿度监测系统，其安装和拆卸十分复杂，如果要增加新的监测点，就必须要增加电缆，而且增加监测点过多的话，容易使系统变得十分复杂，而且，每个终端的定位比较困难，成本高。

SX1278是一种用于长距离的扩频通信收发器，不仅抗干扰性强，而且功耗低，适用于电池待机的收发电路，MCU只需要通过SX1278的SPI接口就可以实现其寄存器的配置，以及数据的发送和接收。将Lora扩频通信技术与当代先进的、高度集成的温湿度传感器采集模块结合，舍弃独立的AD转换模块，构成的无线传感温湿度实时监测和传输网络，整体性强，抗干扰能力强，而且能够方便的进行监测点的增加，可扩展。