物聯(lián)網(wǎng)溫濕度無線監(jiān)測系統(tǒng)研究

引言

溫濕度監(jiān)測是物聯(lián)網(wǎng)技術的應用之一，遠程測量在實際生產(chǎn)過程中的應用十分廣泛。溫濕度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)，影響著產(chǎn)品的質量?；趩纹瑱C對采集溫濕度數(shù)字信號的處理，數(shù)傳模塊（或GSM模塊）進行數(shù)據(jù)遠傳。以單片機為核心的檢測系統(tǒng)，包括單片機、數(shù)傳模塊（或GSM模塊）、溫濕度傳感器、顯示、系統(tǒng)軟件等部分。系統(tǒng)的開發(fā)，達到遠程溫濕度采集和監(jiān)測。

1系統(tǒng)設計思路

本系統(tǒng)由信息采集終端和監(jiān)控終端組成。信息采集終端由溫濕度傳感器、單片機和GSM模塊組成，監(jiān)控終端由移動手機構成。圖1所示是其系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)功能主要包括溫濕度的采集，LCD液晶屏顯示溫濕度參數(shù)，LCD顯示特殊短信的內容及電話號碼，向移動終端發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)，接收特殊短信等。系統(tǒng)工作時，先由上位機給GSM發(fā)送能夠識別的內容代碼，單片機發(fā)送開始采集溫濕度的指令,溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送到單片機，并在液晶顯示屏上顯示，數(shù)據(jù)同時傳給與單片機相連的GSMSIM300模塊。監(jiān)控終端由上位機手機移動終端組成，手機接收到由GSM模塊經(jīng)發(fā)短信方式發(fā)來的數(shù)據(jù)，并讀取顯示。本設計中的單片機選用STC12C5A60S2,GSM模塊選用SIM300，溫濕度傳感器選用DHT11。

圖1系統(tǒng)原理圖

2主要硬件電路設計

2.1電源設計

本系統(tǒng)的電源電路如圖2所示。該電路具備2種供電方式：其中POWER1為外接直流9V供電電源，POWER2為外接5V直流電源，POWER1與POWER2通過開關KP進行選擇。POWER1為9V的直流電，通過ACadapter將輸入的100?240V的交流電轉為9V直流電輸出。輸出的9V電源不能直接給各芯片進行供電，采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805將其轉為穩(wěn)定的5V電源。二極管用于整流，C1、C2為濾波電容，取100uF。C3主要用于濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應，取典型值0.1uF。LED1為電源指示燈，其連接LED1的限流電阻R31取200Q。POWER2是通過USB接PC機獲得的電壓，其電壓值為5V，可以直接供電。

圖2電源電路

2.2溫濕度傳感器電路

溫濕度傳感器模塊的功能是在接收到單片機采集溫濕度的指令后，開始采集當前的溫濕度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)返回給單片機［3］。其溫濕度傳感器電路如圖3所示。

圖3溫濕度傳感器電路

2.3單片機電路

圖4所示是本系統(tǒng)中的單片機電路，該電路采用內部時鐘方式。電路中的電容C5、C6起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容取30pF。系統(tǒng)中需要采用串口，選用晶振頻率為11.0592MHz的晶體振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖。復位電路是單片機內電路的初始化操作，是單片機從一種確定的狀態(tài)開始工作。只要給單片機的RESET引腳加上兩個機器周期以上的高電平信號，就可以使單片機復位。當系統(tǒng)電源開始供電時，復位電路在上電自動復位狀態(tài)上工作，通過外部復位電路的電容充電得以實現(xiàn)，系統(tǒng)死機時，按鍵復位。

3 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 5 所示。圖 6 所示是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程圖。其主程序如下：

圖5系統(tǒng)主程序流程圖

圖6采集程序流程

#include"STC_NEW_8051.H"

#include"uart.h"

#include"misc.h"

#include"key.h"

#include"lcd1602.h"

#include"timer.h"

#include"stdio.h"

#include"string.h"

#include"sms.h"

unsignedcharlcdbuf(16)；

unsignedcharlcdbuf2(16)；

unsignedchartemp_var=0；//全局臨時輔助變量，任何函數(shù)(除中斷外)可用

unsignedchardisp_type=0；//該變量的內容決定當前液晶上顯示的內容，由按鍵處理函數(shù)來改變

//主函數(shù)

voidmain()

{

//初始化外設

init_1602()；//液晶

display_string(0,1,"inituart...")；

init_uart()；//串口

display_string(0,1,"initkey...")；

init_key()；//按鍵

display_string(0,1,"startgprs...")；

start_gprs()；//檢查模塊是否已開機display_string(0,1,"initgprs...")；init_gprs()；//初始化模塊，獲取信號強度、運營商等信息

display_string(0,1,"inittimer...")；init_timer0()；//初始化定時器display_string(0,1,"initdone!")；//進入主循環(huán)，該循環(huán)永不退出while(1)

{

//有按鍵按下if(key_pending){

//processkeysif(key_code==MENU){

disp_type=0；//display

gprsstatus

}

elseif(key_code==UP)

{

disp_type=1；//display

meterinfo

}

〃clearflag

key_pending=0；

}

//串口收到消息，由于本系統(tǒng)中由模塊主動發(fā)送的信息一般都忽略，此處一般不做處理

if(rx_data_pending)

{

rx_data_pending=0；temp_var=0；

while(rx_rear<rx_head)

{

rx_rear++；

}

}

//顯示當前溫濕度，溫濕度信息已在在采集事件觸發(fā)后填入lcdbuf和lcdbuf2中，此處僅顯示即可

if(timer_int_status&&(disp_type==0))//溫濕度信息讀數(shù)

{

timer_int_status=0；clear_lcd()；display_string(0，0，lcdbuf)；

display_string(0，1，lcdbuf2)；

}

if(timer_int_status&&(disp_type==1))//顯示新短信內容和手機號碼

{

timer_int_status=0；ifnew_sms==0)

{

clear_lcd()；display_string(0，0，"NoMessage")；

display_string(0，0，"Available!")；

}

elseifnew_sms==l)

{

clear_lcd()；

display_string(0，0，short_message)；

display_string(0，1，phone_num)；

new_sms=2；〃clearflag

}

}

if(timer_int_check)

{

timer_int_check=0；

//檢查有無新短信get_new_sms()；

}

if(timer_int_2s)

{

timer_int_2s=0；

read_dht11()；//讀取溫濕度信息//將讀到的溫濕度值轉換為字符串存入緩沖區(qū)中用于顯示

sprintf(lcdbuf，"Temp:%d",

(unsignedint)dhtlldata(2))；

sprintf(lcdbuf2，"Humi:%d"，

(unsignedint)dht11data(0))；

}

}

}

4結語

系統(tǒng)的設計是通過短消息的收發(fā)實現(xiàn)對溫濕度進行測量的，并利用GSM網(wǎng)絡實時地給手機用戶發(fā)送短信，以起到遙控測量的效果。實際上，本系統(tǒng)不僅能夠對溫濕度進行自動采集，更可以遠程檢測，甚至是遠程傳遞，因而有著一定的應用和參考價值。

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