ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ·技术交流 基于单片机的温湿度监控系统设计与实现 邵阳学院电气工程系 陈雪梅雷振新李海娜 【摘要】设计了一种基于ＡＶＲ系列单片机中的Ａｔｍｅｇａｌ１６和低成本的数字温湿度传感器ＤＨＴ儿温湿度监控系统，系统由下位机温湿度采集器 和＿ｈ４＿￣ＰＣ机组成，上位机与下位机通过串口ＲＳ２３２通讯实现温湿度监控。 【关键词】单片机；ＤＨＴ１１；ＲＳ２３２ 引言 温度和湿度是饮食建工、温室培养、档案管理、药品保存、动物养 殖、烟草行业、工控行业等过程中基本的测量参数，甚至在人们的居家 饮食、驾车出行等过程中都有重要意义，如果能被准确的测量，将会对 生产科研以及生活有着不可磨灭的意义。这里设计一款温湿度监控系统 就是为实现这些目标而设计的。该系统是自动化程度高，可以显示温度 和湿度数据，也可以通过串行端口与主机进行通信，并且对所获得的数 据处理和分析。系统采用５１系列单片机进行控制，具有处理数据能力强、 工作作速率快、节能环保等优点。稳定性强，可靠性高，简单实用，具有很 好的延伸推广价值。采用现代科学技术对温湿度进行检测、显示数据、 信息保存以及实时远程控制，对于提高工农业生产效率和产品质量、节 约能源、甚至是居家生活等都有重要的作用 １。 路。报警模块采用蜂鸣器。考虑到本设计的真实需要，只需用ＰＮＰ三 极管起到放大作用来控制蜂鸣器发声即可，具体电路如图３所示。 ｌ一 ｆ．．ｎ．．１ ｌ ＿ ｏ丑０ ——————— … ———— Ｌ二 泮幸 Ｒ —Ｂｌ卜——————一ｏｂ ＤＢ３ …加 ——一— ｌ ｝｛～～Ｒ Ｉｌ 一Ｉ Ｌ———— ——＋日 Ｌ—————§——｛－０ —— —— Ｉｌ ｌ ｌ ——————一 扭２ ——————叫ＰＩ¨ 器：譬＝＝＝ｊ嚣 。ｒ１ 爹 ． ．～… ｊ ｌ … Ｉ ｉ 一 、｛—— ———０ ｌ —Ｒ ｓ ——————— —————— …㈣ｃ —————●——— ｂ－—————— ㈣ｖｃ：ｃ ４ ∞ ——————ｔ————— …ｌ ＝ —— —ｏ —Ｊ 、—／ ｌ一 图２下位机温湿度数据采集端电路图 １系统设计方案 基于单片机的温湿度监控系统的结构框图如图１所示，系统由 上位机和下位机温湿度数据采集端组成。 图３报警电路图 ３系统软件设计 图１系统结构框图 上位机与下位机之间通过串１５ＩＲＳ２３２通信。其中下位机温湿度数据 采集端由单片机、温湿度传感器模块、液晶显示模块和报警模块组成。 １．１各部分功能 ‘ 系统软件设计包括上位机监控管理软件以及串口驱动程序、 ＬＣＤ１６０２显示程序、温湿度传感器的底层驱动程序。 ３．１上位机监控管理软件 （１）上位机：负责温湿度数据管理；设置温湿度报警上限； 用户通过上位机下发温湿度采集命令。 （２）下位机温湿度数据采 集端：接收上位机下发的数据采集命令，采集温湿度数据通过串口 发送给上位机，同时在液晶显示模块上显示温湿度值。根据上位机 设置的温湿度报警上限，当温湿度超过温湿度报警值时进行报警 １＿２工作过程 下位机温湿度数据采集端直接安装在温湿度采集点，负责温湿 度数据采集。上位机负责下发数据采集命令，并将命令数据按照通 信协议打包通过ＲＳ２３２发送给无线收发器。温湿度数据采集方式分 上位机监控管理软件是用高级语言Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋９．０编程，主要完 成上位机工作画面编程、上位机与无线收发器的ＲＳ２３２串行口通信 协议编程、数据分析处理、检测数据库的生成、温湿度数据曲线的 生成、以及各种报表的生成与打印。 ３．２底层驱动程序设计 底层驱动程序设计采用ＡＶＲ Ｓｔｕｄｉｏ ６编译器。主要驱动程序 有：温湿度传感器中ＤＨＴ１ １的驱动程序、串口通信程序、ＬＣＤ１６０２ 驱动程序。其中各上位机与下位机的通信采用串口中断接收。当 上位机无数据采集要求时，单片机定时循环读取ＤＨ１ １的温湿度数 据，并与报警值对比，超限报警并通过串口发送给上位机。 ４结论 该系统可以实现高效率、低成本的温湿度采集。上位机采用 ＰＣ机，可以提供良好的人机界面，同时也提供了良好的人机界 面，操作方便直观，在国内有广阔的应用前景。另外该系统可以通 过Ｉｎｔｅｍｅｔ进行联网，进一步实现温湿度的远程监控 两种：方式一、上位机自动循环发送数据采集命令，系统温湿度节 点进行数据采集。方式二、用户通过上位机下达指定采集节点数据 采集命令。下位机收到数据采集命令后将采集到的温湿度数据通过 串口发送到上位机，上位机接收到数据验证正确后存储以供分析处 理。下位机在未收到上位机的命令时自动循环采集温湿度数据并与 温湿度报警值进行对比，超过报警值通过报警电路报警。液晶显示 模块在下位机工作过程中都将实时显示当前温湿度数据 。 ２系统硬件设计 ２．１下位机温湿度数据采集端硬件设计 下位机温湿度数据采集端采用温湿度传感器ＤＨＴ１ ｌ、ＡＶＲ单片 机Ａｔｍｅｇａｌｌ６、ＲＳ２３２串口电平匹配芯片ＭＡＸ３２３２Ｅ和液晶显示芯片 ＬＣＤ１６０２等功能芯片。电路图如图２所示：图２中１为电源电路，采 用９Ｖ电池供电，经ＬＭ１１１７．３．３Ｖ电源电压转换芯片转换为系统需要 的３．３Ｖ电压。图２中２５０单片机ＡＴｍｅｇａｌ１６－ｑＬＣＤｌ６０２芯片、ＲＳ２３２ 电平转换芯片ＭＡＸ３２３２Ｅ，以及温湿度传感器ＤＨＴ１１的连接电路。 ＡＴｍｅｇａｌ１６的ＰＢ０一ＰＢ７分别与ＬＣＤ１６０２的数据接口ＤＢＯ—ＤＢ７相连， ＬＣＤ１６０２的功能引脚ＲＳ、ＲＷ、ＣＥ引脚分别与ＡＴｍｅｇａｌ１６的ＰＡ、 ＰＡ２、ＰＡ３引脚相连；ＡＴｍｅｇａｌ１６的串口ＴＸＤ与ＲＸＤ经ＭＡＸ３２３２Ｅ电 作者简介： 陈雪梅（１９８３一），女，湖南邵阳人，助教，主要从事计算机 应用技术的研究与应用。 平转换后经过ＤＢ９与上位机相连。ＡＴｍｅｇａｌ１６的ＰＡ０口控制报警电 基金项目：湖南省教育厅一般项目（１４Ｃ１０１４）；湖南省教育厅科研优秀青年项目（１５Ｂ２１４）；中科院天体结构与重点实验室开放课题（０Ｐ２（）１３０２）。 ·１８２·电子世界