摘 要

田间控制终端是一个旨在能够实时的采集田间信息，并及时的把信息发送给远程控制服务中心的终端设备。相比于人工实地信息采集，田间控制终端很好的解决了其工作量大、效率不高、难以推广以和收集到的信息不能具体地反映作物生长环境信息的问题。目前，在单片机技术越发成熟、GPRS通信技术应用越加广泛以及农业生产模式正以科技为核心而不断转变的背景下，本文提出了田间控制终端设计。

本文首先介绍了传感器技术、单片机以及GPRS通信技术的发展背景和应用现状。在此基础上，提出了以单片机为控制核心，温湿一体数字传感器采集模块和GPRS通信模块为主要模块的系统整体方案。然后，根据终端的功能需求对终端进行硬件设计和软件设计。接着，验证硬件系统和软件设计的可行性。最后，对整个田间控制终端的设计过程进行总结分析并作出远景展望。

关键词：田间控制终端；GPRS通信；单片机；传感器

Abstract

The field control terminal is designed to be able to collect real-time field information, and information can be sent timely to the terminal device remote control service centers. Compared to the field information collection, the field control terminal can solve the problem that the workload is big, the efficiency is not high, popularize difficultly and the information set can not reflect the information of crop growth environment. At present, the single chip computer technology is more and more mature, and GPRS communications technology applications is increasingly widespread, and under the background of science and technology is as the core and constantly changing, this paper presents the design of field control terminal.

In this paper, first of all, the development background and application status of sensor technology, microcontroller and GPRS communication technology are introduced. On the basis of this, the whole scheme of the system is put forward, which is based on the single chip microcomputer as the control core, and temperature and humidity integrated digital sensor acquisition module and GPRS communication module are used as the major modules. Then, according to the functional requirements of the terminal, the hardware design and software design of the terminal are carried out. And then, the feasibility of hardware system and software design is verified. In the end, the design process of the whole field control terminal is analyzed and the prospect is made.

Keywords: the field control terminal; GPRS communication; single chip computer; sensor

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1设计研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究的目的和意义 2

1.4研究内容和方向 2

第2章 田间控制终端整体方案设计 4

2.1 田间控制终端设计的功能实现 4

2.2 元器件的选型 5

2.2.1 传感器模块的选型 5

2.2.2 单片机的选型 5

2.2.3 GPRS模块的选型 6

2.2.4 电平转换芯片的选择 8

2.2.5 显示屏的选型 8

2.3 本章小结 8

第3章 田间控制终端的硬件设计 9

3.1 信息采集模块的硬件设计 9

3.2主控制单片机端的硬件电路图 10

3.3 隔离电路 13

3.4 本章小结 13

第4章 田间控制终端的软件设计 14

4.1 主程序设计 14

4.2 温湿度数据采集程序设计 15

4.3 RS485通信 16

4.3.1 RS485通信标准和通信协议 16

4.3.2 RS485通信程序设计 16

4.4 GPRS软件设计 18

4.4.1 GPRS通信的基本原理 18

4.4.2 GPRS通信程序设计 18

4.5 显示程序设计 20

4.6 本章小结 20

第5章 田间控制终端的仿真验证 21

5.1 GPRS模块通信的验证 21

5.2 RS485通信的验证 22

5.3 显示模块的验证 23

5.4 本章小结 24

第6章 总结与展望 25

6.1 工作总结 25

6.2 远景展望 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

本章主要讲述构成田间控制终端的各个模块的基本概念，发展历程和国内外研究现状，其中，重点介绍GPRS通信的发展和其对人们生活产生的影响。接着，讲述本次设计的目的和意义。最后，概述本次田间控制终端设计的研究内容和研究方向。

1.1设计研究背景

田间控制终端以单片机为控制核心，利用温湿度传感器采集田间的温度与湿度，并通过GPRS网络与远程控制服务中心进行通信。

单片机就是在一片硅片上集成了CPU、存储器以及各种I/O接口的芯片，它具备了计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机诞生于20世纪70年代，最早的单片机是都是4位或者8位的，其中INTEL的8031是最成功的代表。单片机从最初的SCM阶段发展到MCU阶段，再到现在的SoC阶段，其发展速度越来越快，应用领域也越来越广泛^[1]。随着单片机技术的不断发展，其功能无疑变得更加强大，但是在价格方面却日渐低廉，再加上它实用性的原因，注定单片机在未来农业领域的应用会越来越广泛，并且越来越完善。