摘 要：設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)程溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括溫濕度檢測(cè)與顯示模塊，無線發(fā)射模塊以及無線接收和處理模塊。對(duì)搭建后的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明：系統(tǒng)使用靈活、成本低廉，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫濕度的測(cè)量與傳輸。該系統(tǒng)可方便地嵌入到無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； 溫濕度傳感器； 無線傳輸; 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN9234; TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X(2012)09015702

基金項(xiàng)目：江西省研究生教育創(chuàng)新基地資助課題;南昌航空大學(xué)“三小” 資助課題;南昌航空大學(xué)測(cè)試與光電工程學(xué)院大學(xué)生科研助手計(jì)劃資助課題0 引 言

隨著溫濕度在氣象觀測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)管理、生產(chǎn)制造、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及日常生活中越來越重要，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控溫濕度成為研究的一個(gè)方向。傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)量采用有線測(cè)控系統(tǒng)，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂、不易維護(hù)等缺點(diǎn)［1］。本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)使用無線傳輸，有效降低了系統(tǒng)的構(gòu)建難度，節(jié)約成本，適合批量生產(chǎn)及大規(guī)模使用。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，系統(tǒng)包括溫濕度檢測(cè)與顯示模塊，無線發(fā)射模塊，以及無線接收和處理模塊。溫濕度檢測(cè)與顯示模塊由DHT11溫濕度傳感器、STC89C52RC單片機(jī)以及數(shù)碼管顯示構(gòu)成；紅外傳輸模塊由RF905RD_TH無線射頻芯片組構(gòu)成。接收和處理模塊由NetUSB905無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片組和PC計(jì)算機(jī)構(gòu)成。工作原理如下：溫濕度傳感器采集到數(shù)據(jù)后，輸入單片機(jī)，單片機(jī)通過數(shù)碼管顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度，并利用無線射頻芯片通過SPI通信協(xié)議向遠(yuǎn)處發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)［2］。遠(yuǎn)端無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片接收溫濕度數(shù)據(jù)，并輸入PC計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)分類和比較等。

2.1 單片機(jī)

該設(shè)計(jì)采用STC89C52RC單片機(jī)作為主控芯片。該芯片是一款高性能的CMOS 8位微處理器，自帶4 KB閃存，產(chǎn)品性價(jià)比高，滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。該系統(tǒng)中主控芯片不斷地對(duì)采集到的溫濕度信號(hào)輸出顯示，以及控制數(shù)據(jù)發(fā)送。

2.2 溫濕度傳感器

該設(shè)計(jì)采用的是廣州奧松電子有限公司生產(chǎn)的DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。這是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有很高的可靠性與穩(wěn)定性。作為一種新型的單總線數(shù)字溫濕度傳感器， DHT11具有體積小、功耗低、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、控制簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域［3］。

2.3 無線發(fā)射部分

該設(shè)計(jì)中無線發(fā)射部分采用杭州飛拓電子科技有限公司開發(fā)的RF905RD_TH芯片組。芯片組工作在433/868/915 MHz的ISM頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器、一個(gè)帶解調(diào)器的接收器、一個(gè)功率放大器、一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成［4］。

2.4 無線接收部分

該設(shè)計(jì)中無線接收部分采用杭州飛拓電子科技有限公司研發(fā)的PC端無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片組NetUSB905。該芯片通過USB 2.0協(xié)議同PC計(jì)算機(jī)進(jìn)行高速通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)及時(shí)傳輸。通過上位機(jī)軟件，可以在PC計(jì)算機(jī)上直觀地看到其接收到的數(shù)據(jù)，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理。

3 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要功能是溫濕度測(cè)量、顯示和無線發(fā)射接收數(shù)據(jù)，因此軟件的設(shè)計(jì)也是重點(diǎn)。系統(tǒng)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)［5］，用C51語(yǔ)言通過Keil 公司開發(fā)的μVision 3編譯器編寫［68］，主要包括溫濕度檢測(cè)和無線發(fā)射等。其中溫濕度檢測(cè)包括DHT11傳感器初始化子程序、DHT11傳感器溫濕度采集子程序、DHT11傳感器計(jì)算溫濕度子程序、數(shù)碼管顯示子程序［9］等；無線發(fā)射部分包括nRF905芯片組初始化子程序、nRF90芯片組發(fā)射子程序、nRF905芯片組數(shù)據(jù)校驗(yàn)子程序等。軟件的主程序流程圖如圖2所示［10］。

圖2 程序流程圖 原理如下：首先初始化啟動(dòng)DHT11傳感器和RF905RD_TH芯片組，測(cè)量溫濕度；并計(jì)算出溫度和濕度數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)通過數(shù)碼顯示顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，此后通過無線發(fā)射芯片發(fā)送采集到的信息；該信息通過接收芯片輸入PC計(jì)算機(jī)處理，并得出相關(guān)溫濕度數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種溫濕度實(shí)時(shí)采集與無線傳輸系統(tǒng)，主要包括DHT11溫濕度傳感器、STC89C52RC單片機(jī)、紅外傳輸RF905RD_TH無線射頻芯片組、紅外傳輸NetUSB905無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片組和PC計(jì)算機(jī)等。通過無線發(fā)射和接收芯片的引入，不僅能較好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)溫濕度實(shí)時(shí)的采集，還實(shí)現(xiàn)了通過PC機(jī)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)和保存。該系統(tǒng)便于對(duì)測(cè)得的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析與處理，在氣象觀測(cè)、科學(xué)研究以及日常生活中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介： 夏如孝 男，1991年出生，山東茌平人。主要研究方向?yàn)殡娮涌茖W(xué)與技術(shù)。

肖文波 男，1975年出生，江西南昌人。主要從事大學(xué)物理教學(xué)工作。2012年5月1日第35卷第9期