单位文秘网 2021-10-06 08:14:02 点击: 次
农业生产、科学研究以及日常生活中越来越重要,远程实时监控温湿度成为研究的一个方向。传统的温湿度测量采用有线测控系统,存在结构复杂、成本高昂、不易维护等缺点[1]。本文设计的远程温湿度实时监控系统使用无线传输,有效降低了系统的构建难度,节约成本,适合批量生产及大规模使用。
1 系统总体设计
系统总体框图如图1所示,系统包括温湿度检测与显示模块,无线发射模块,以及无线接收和处理模块。温湿度检测与显示模块由DHT11温湿度传感器、STC89C52RC单片机以及数码管显示构成;红外传输模块由RF905RD_TH无线射频芯片组构成。接收和处理模块由NetUSB905无线数据收发芯片组和PC计算机构成。工作原理如下:温湿度传感器采集到数据后,输入单片机,单片机通过数码管显示现场温度和湿度,并利用无线射频芯片通过SPI通信协议向远处发送温湿度数据[2]。远端无线数据收发芯片接收温湿度数据,并输入PC计算机进行数据处理,包括数据分类和比较等。
2.1 单片机
该设计采用STC89C52RC单片机作为主控芯片。该芯片是一款高性能的CMOS 8位微处理器,自带4 KB闪存,产品性价比高,满足系统的设计需求。该系统中主控芯片不断地对采集到的温湿度信号输出显示,以及控制数据发送。
2.2 温湿度传感器
该设计采用的是广州奥松电子有限公司生产的DHT11数字温湿度传感器。这是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,具有很高的可靠性与稳定性。作为一种新型的单总线数字温湿度传感器, DHT11具有体积小、功耗低、响应速度快、抗干扰能力强、控制简单、性价比高等优点,能够广泛应用于各个领域[3]。
2.3 无线发射部分
该设计中无线发射部分采用杭州飞拓电子科技有限公司开发的RF905RD_TH芯片组。芯片组工作在433/868/915 MHz的ISM频段,由一个完全集成的频率调制器、一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调节器组成[4]。
2.4 无线接收部分
该设计中无线接收部分采用杭州飞拓电子科技有限公司研发的PC端无线数据收发芯片组NetUSB905。该芯片通过USB 2.0协议同PC计算机进行高速通信,实现数据实时及时传输。通过上位机软件,可以在PC计算机上直观地看到其接收到的数据,便于对数据进行分析及处理。
3 软件设计
本设计主要功能是温湿度测量、显示和无线发射接收数据,因此软件的设计也是重点。系统软件部分采用模块化设计[5],用C51语言通过Keil 公司开发的μVision 3编译器编写[68],主要包括温湿度检测和无线发射等。其中温湿度检测包括DHT11传感器初始化子程序、DHT11传感器温湿度采集子程序、DHT11传感器计算温湿度子程序、数码管显示子程序[9]等;无线发射部分包括nRF905芯片组初始化子程序、nRF90芯片组发射子程序、nRF905芯片组数据校验子程序等。软件的主程序流程图如图2所示[10]。
图2 程序流程图 原理如下:首先初始化启动DHT11传感器和RF905RD_TH芯片组,测量温湿度;并计算出温度和湿度数据。相关数据通过数码显示显示现场数据,此后通过无线发射芯片发送采集到的信息;该信息通过接收芯片输入PC计算机处理,并得出相关温湿度数据。
4 结 语
本文设计了一种温湿度实时采集与无线传输系统,主要包括DHT11温湿度传感器、STC89C52RC单片机、红外传输RF905RD_TH无线射频芯片组、红外传输NetUSB905无线数据收发芯片组和PC计算机等。通过无线发射和接收芯片的引入,不仅能较好地实现远程对温湿度实时的采集,还实现了通过PC机对测得的数据进行观测和保存。该系统便于对测得的温湿度数据进行及时分析与处理,在气象观测、科学研究以及日常生活中具有广阔的应用前景。
参 考 文 献
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[3] 倪天龙.单总线传感器DHT11在温湿度测控中的应用[J].单片机与嵌入式系统,2010(6):6062.
[4] 王何宇,朱莉,施惠元.基于nRF905的温湿度无线数据传输系统[J].微处理器与可编程器件应用,2011(5):7881.
[5] 黄保瑞,贾之豪,邵婷婷.基于AT89C51单片机的温度测控系统设计[J].现代电子技术,2011,34(6):142143.
[6] 伊勇,李宇.μVision 3单片机应用程序开发指南[M].北京:科学出版社,2004.
[7] 龚运新.单片机C语言开发技术[M].北京:清华大学出版社,2006.
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[9] 徐世许.可编程序控制器输出与LED数码管动态显示[J].微计算机信息,1997,13(1):2930.
[10] 王伟,李树荣.基于8051单片机温度采集及无线发送[J].现代电子技术,2011,34(1):146149.
[11] 满红,邹存名,冀勇钢.基于单片机的仓库温湿度智能控制系统设计\[J\].现代电子技术,2011,34(9):118120.
作者简介: 夏如孝 男,1991年出生,山东茌平人。主要研究方向为电子科学与技术。
肖文波 男,1975年出生,江西南昌人。主要从事大学物理教学工作。2012年5月1日第35卷第9期
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