溫濕度實時采集與無線傳輸系統的研究

摘 要：設計了一套遠程溫濕度實時監控系統。該系統包括溫濕度檢測與顯示模塊，無線發射模塊以及無線接收和處理模塊。對搭建后的系統測試結果表明：系統使用靈活、成本低廉，能夠同時實現多點溫濕度的測量與傳輸。該系統可方便地嵌入到無線監測系統中。

關鍵詞：單片機； 溫濕度傳感器； 無線傳輸; 實時監控系統

中圖分類號：TN9234; TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2012)09015702

基金項目：江西省研究生教育創新基地資助課題;南昌航空大學“三小” 資助課題;南昌航空大學測試與光電工程學院大學生科研助手計劃資助課題0 引 言

隨著溫濕度在氣象觀測、倉儲管理、生產制造、工農業生產、科學研究以及日常生活中越來越重要，遠程實時監控溫濕度成為研究的一個方向。傳統的溫濕度測量采用有線測控系統，存在結構復雜、成本高昂、不易維護等缺點［1］。本文設計的遠程溫濕度實時監控系統使用無線傳輸，有效降低了系統的構建難度，節約成本，適合批量生產及大規模使用。

1 系統總體設計

系統總體框圖如圖1所示，系統包括溫濕度檢測與顯示模塊，無線發射模塊，以及無線接收和處理模塊。溫濕度檢測與顯示模塊由DHT11溫濕度傳感器、STC89C52RC單片機以及數碼管顯示構成；紅外傳輸模塊由RF905RD_TH無線射頻芯片組構成。接收和處理模塊由NetUSB905無線數據收發芯片組和PC計算機構成。工作原理如下：溫濕度傳感器采集到數據后，輸入單片機，單片機通過數碼管顯示現場溫度和濕度，并利用無線射頻芯片通過SPI通信協議向遠處發送溫濕度數據［2］。遠端無線數據收發芯片接收溫濕度數據，并輸入PC計算機進行數據處理，包括數據分類和比較等。

2.1 單片機

該設計采用STC89C52RC單片機作為主控芯片。該芯片是一款高性能的CMOS 8位微處理器，自帶4 KB閃存，產品性價比高，滿足系統的設計需求。該系統中主控芯片不斷地對采集到的溫濕度信號輸出顯示，以及控制數據發送。

2.2 溫濕度傳感器

該設計采用的是廣州奧松電子有限公司生產的DHT11數字溫濕度傳感器。這是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，具有很高的可靠性與穩定性。作為一種新型的單總線數字溫濕度傳感器， DHT11具有體積小、功耗低、響應速度快、抗干擾能力強、控制簡單、性價比高等優點，能夠廣泛應用于各個領域［3］。

2.3 無線發射部分

該設計中無線發射部分采用杭州飛拓電子科技有限公司開發的RF905RD_TH芯片組。芯片組工作在433/868/915 MHz的ISM頻段，由一個完全集成的頻率調制器、一個帶解調器的接收器、一個功率放大器、一個晶體振蕩器和一個調節器組成［4］。

2.4 無線接收部分

該設計中無線接收部分采用杭州飛拓電子科技有限公司研發的PC端無線數據收發芯片組NetUSB905。該芯片通過USB 2.0協議同PC計算機進行高速通信，實現數據實時及時傳輸。通過上位機軟件，可以在PC計算機上直觀地看到其接收到的數據，便于對數據進行分析及處理。

3 軟件設計

本設計主要功能是溫濕度測量、顯示和無線發射接收數據，因此軟件的設計也是重點。系統軟件部分采用模塊化設計［5］，用C51語言通過Keil 公司開發的μVision 3編譯器編寫［68］，主要包括溫濕度檢測和無線發射等。其中溫濕度檢測包括DHT11傳感器初始化子程序、DHT11傳感器溫濕度采集子程序、DHT11傳感器計算溫濕度子程序、數碼管顯示子程序［9］等；無線發射部分包括nRF905芯片組初始化子程序、nRF90芯片組發射子程序、nRF905芯片組數據校驗子程序等。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DHT11傳感器和RF905RD_TH芯片組，測量溫濕度；并計算出溫度和濕度數據。相關數據通過數碼顯示顯示現場數據，此后通過無線發射芯片發送采集到的信息；該信息通過接收芯片輸入PC計算機處理，并得出相關溫濕度數據。

4 結 語

本文設計了一種溫濕度實時采集與無線傳輸系統，主要包括DHT11溫濕度傳感器、STC89C52RC單片機、紅外傳輸RF905RD_TH無線射頻芯片組、紅外傳輸NetUSB905無線數據收發芯片組和PC計算機等。通過無線發射和接收芯片的引入，不僅能較好地實現遠程對溫濕度實時的采集，還實現了通過PC機對測得的數據進行觀測和保存。該系統便于對測得的溫濕度數據進行及時分析與處理，在氣象觀測、科學研究以及日常生活中具有廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

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作者簡介： 夏如孝 男，1991年出生，山東茌平人。主要研究方向為電子科學與技術。

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