劉毅　王詩雨　何為　徐建　張建強(qiáng)　趙國軍　楊標(biāo)

【摘 要】利用STC89C52單片機(jī)，DHT11溫度濕度傳感器，GSM模塊，DS1302時(shí)鐘芯片，WT588D語音模塊，設(shè)計(jì)一種具有時(shí)鐘顯示功能并有報(bào)警功能以及帶語音功能的溫濕度測試儀。系統(tǒng)啟動(dòng)后，DHT11溫度濕度傳感器采集溫度濕度值，并把數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)中進(jìn)行處理得到攝氏溫度和相對濕度值，將結(jié)果輸出到12804液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，并通過按鍵控制語音播報(bào)功能，系統(tǒng)可自定義報(bào)警溫度，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。并通過GSM模塊遠(yuǎn)距離傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到用戶手機(jī)，系統(tǒng)性能指標(biāo)：溫度測量范圍0～50℃，精度1℃；濕度測量范圍20%RH～90%RH，精度1%RH。本測量儀具有較高的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；溫濕度傳感器；GSM無線傳輸；語音播報(bào)；遠(yuǎn)程報(bào)警

【Abstract】Using STC89C52 microcontroller，temperature humidity sensor DHT11，GSM module，DS1302 clock chip，WT588D voice module，design a kind of has the function of clock display and alarm and temperature and humidity tester with voice function.After system boot，DHT11 temperature humidity sensor to collect temperature humidity value，and put the data into single chip microcomputer for processing get Celsius temperature and relative humidity value，will be output to 12804 LCD module for display，and through the keys to control the speech function，system can customize the alarm temperature，automatic alarm when the temperature reaches a certain value.And long distance transmission by GSM module real-time data to the users phone，the system performance indicators： temperature measurement range 0～50℃，1℃ accuracy；Humidity measurement range 20% RH to 90% RH， precision1%RH.This instrument has high stability，accuracy and practicability.

【Key words】Microcontroller；Temperature and humidity；GSM wireless transmission；Speech；Remote alarm

0 前言

溫度濕度是自然界中和人類打交道最多的兩個(gè)物理參數(shù)，無論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場所還是居住休閑場所，溫濕度的采集都十分頻繁和重要，而且溫濕度的測量在工業(yè)中使用的也越來越廣泛。本文介紹的溫濕度測試儀利用STC89C52作為微控制中心，配合DHT11溫度濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)顯示溫度濕度與時(shí)間的功能、語音報(bào)警功能、語音播報(bào)功能、GSM遠(yuǎn)距離無線傳輸功能等。

1 系統(tǒng)工作原理及硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)基本構(gòu)成

本系統(tǒng)主要包括、溫濕度傳感器模塊、GSM移動(dòng)通信模塊、液晶顯示模塊、語音模塊和報(bào)警模塊、時(shí)鐘模塊、微處理器控制模塊等。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)利用STC89C52作為系統(tǒng)控制中心，通過DHT11溫度濕度傳感器、ds1302等采集數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)處理后，進(jìn)行12864液晶顯示，并通過按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)溫濕度語音播報(bào)，系統(tǒng)用戶可自定義報(bào)警上下限溫度值，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)置值時(shí)可自動(dòng)語音報(bào)警。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過溫濕度傳感器檢測環(huán)境中的實(shí)時(shí)溫濕度、ds1302實(shí)時(shí)時(shí)間、單片機(jī)對采集到的信號進(jìn)行處理，利用GSM通信網(wǎng)絡(luò)，充分利用GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、可靠性高、不受距離限制等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場語音播報(bào)與報(bào)警，將隱患溫濕度用短信方式發(fā)送至用戶手機(jī)。

2.1 傳感器模塊

本系統(tǒng)選用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，此傳感是含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。

2.2 語音模塊

本系統(tǒng)采樣W588D語音模塊，該模塊使用按鍵控制，內(nèi)置WT588D-20SS語音芯片，音頻采用PWM輸出方式，直接接揚(yáng)聲器，當(dāng)按鍵按下后，把當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，數(shù)據(jù)處理后通過單片機(jī)傳給語音模塊，播報(bào)出當(dāng)前的攝氏溫度，相對濕度與實(shí)時(shí)時(shí)間。溫度達(dá)到用戶設(shè)定的報(bào)警值后，單片機(jī)將報(bào)警信號傳給語音模塊，進(jìn)行語音報(bào)警。

2.3 GSM移動(dòng)通信模塊

GSM無線通信傳輸選用SIM900A為主模塊，該模塊內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧的GSM/GPRS模塊，SMT封裝，基于STE的單芯片，是一款緊湊型模塊。SIM900A采用ARM926EJ-S架構(gòu)，具有短信息服務(wù)功能、短信息區(qū)域廣播功能、回復(fù)呼叫信息功能等，可應(yīng)用于無人機(jī)跟蹤，車載系統(tǒng)，交通管理系統(tǒng)，無線POS等眾多領(lǐng)域。該模塊本身不能單獨(dú)工作，必須配合相應(yīng)的外圍電路如SIM卡連接電路電源、供電電路、開關(guān)電路等。微處理器控制外圍電路，提取當(dāng)前的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成Unicode碼，使用PDU（中文短信）方式通過SIM900A向目標(biāo)手機(jī)發(fā)送短信。另外，通過PC機(jī)串口在各支持串口通訊的軟件下與WISMO通訊，下達(dá)指令或上傳信息，它們之間的通過AT指令實(shí)現(xiàn)通訊，是一問一答的形式。本系統(tǒng)調(diào)試所需要的AT指令如表1所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件的設(shè)計(jì)如圖3所示，工作流程為：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)首先進(jìn)入各模塊初始化狀態(tài)，用戶設(shè)置溫度報(bào)警值后進(jìn)行環(huán)境溫濕度的采集，把測量到的溫濕度數(shù)據(jù)與時(shí)間顯示出來，判斷溫度是否達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值，若達(dá)到則自動(dòng)啟動(dòng)語音報(bào)警并通過GSM模塊無線傳輸?shù)接脩羰謾C(jī)。判斷當(dāng)前播報(bào)按鍵是否按下，若按下則進(jìn)行語音播報(bào)溫濕度與時(shí)間。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)將無線移動(dòng)通信技術(shù)與單片機(jī)檢測報(bào)警功能有效結(jié)合起來，當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)溫濕度隱患時(shí)，系統(tǒng)不僅能現(xiàn)場發(fā)出語音報(bào)警，記錄時(shí)間，播報(bào)超出設(shè)定值多少，而且能將報(bào)警信號通過GSM以短信的方式發(fā)送至特定的手機(jī)，即使用戶不在待測環(huán)境中，也能知道實(shí)時(shí)環(huán)境情況，從而采取有效應(yīng)對措施。本設(shè)計(jì)電路簡單、功能較為完備，而且系統(tǒng)性能穩(wěn)定、易于擴(kuò)展、性價(jià)比高，可以推廣應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]冀捐灶，史軍勇，張吉廣.一種用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的實(shí)用型溫濕度控制儀[J].儀表技術(shù)與傳感器，2004（10）：10-12.

[2]黃耀，蔣亞東，謝光忠.高精度多功能溫濕度氧濃度測量儀[J].國外電子測量技術(shù)，2006，25（6）：28-30

[3]張瀟瀟.溫度濕度控制器[J].電子測量技術(shù)，2006（8）：64-65.

[4]車愛靜，文環(huán)明，張艷.基于陵陽SPDE061A單片機(jī)的語音控制系統(tǒng)[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2006（10）：49-51.

[5]張曉東，計(jì)玉芳.基于ISD4004智能語音提示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24（2）：69-71

[6]段世政，聶惠娟.基于SPC助61A的語音識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].新鄉(xiāng)師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006（5）：44-45.

[7]丁彥闖，陳建權(quán)，王瑩.帶語音功能的溫濕度測量儀設(shè)計(jì)[J].電子測量技術(shù)，2008（3）：115-117.

[責(zé)任編輯：田吉捷]