基于STM32的溫濕度監控系統設計

王江紅　胡湘娟　陽泳

摘 要：溫濕度的監測對于當前控制室內環境，改善室內環境起著重要的作用，為了提高室內用戶的舒適度，一般都會對室內的溫濕度進行監控，通過監測溫濕度的變化情況來確定下一步的動作，例如在溫室中嚴格監控室內溫度，使得溫室內的植物能到最合適的生存環境。文章就基于STM32的溫濕度監控系統設計問題進行了全面分析，通過其有效提高溫度的時效性管理意義重大。

關鍵詞：STM32；溫濕度；ucosII系統；監控系統設計

此次的基于STM32的溫濕度監控系統設計主要是32位的單片機為主控芯片，DHT11為溫濕度監測裝置，搭載的是ucosII操作系統，顯示設備為主控ITL9438的彩屏，通過DHT11采集的信息對經過單片機的內部程序的處理，將其以數字的形式顯示在彩屏上，并且同時根據單片機內部的溫度設定值進行相應的動作，實現的室內溫濕度的智能控制。

1 溫濕度監控系統設計

1.1 溫濕度監控系統硬件設計

系統主控芯片為STM32F103ZET6，除了必須的STM32單片機正常的驅動的電路之外，彩屏為使用的是已經做成模塊的ITL9438彩屏，而采集模塊則是使用的DHT11，如圖所示為使用的DHT11的引腳圖，可得知只要通過采集Dout引腳的輸出的電平變化，查看數據手冊，根據DHT11的時序圖寫出相應的驅動程序，驅動DHT11溫濕度傳感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕廠家寫好的程序，移植到STM32上既可，而通過將Dout引腳上的高低電平變化，進行相應的數據處理可以將溫濕度數據已數字的形式顯現在彩屏上，通過內部的程序根據比較當前的溫濕度值與設定的參數值進行比較，使得進行下一步的溫濕度調節動作，通過向外部電路發送信號，例如溫度高了，打開排風機降低室內的溫度等措施優先對溫度的控制，這與空調的原理類似，但是系統比空調電路簡捷的多。

DHT11數字濕溫度傳感器采用單總線數據格式，單個數據引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數據包由5Byte（40Bit）組成。數據分小數部分和整數部分，一次完整的數據傳輸為40bit，高位先出。DHT11的數據格式為：8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bit溫度整數數據+8bit溫度小數數據+8bit校驗和。其中校驗和數據為前四個字節相加，傳感器數據輸出的是未編碼的二進制數據。數據（濕度、溫度、整數、小數）之間應該分開處理。

1.2 溫濕度監控系統軟件設計

此次的溫濕度監控系統軟件設計主要實在keil4中完成，操作系統為UCOSII，將UCOSII系統移植到當前單片機上，并且建立相應的任務堆棧，通過調用任務堆棧的形式實現系統運行，將DHT11的Dout引腳與PG11連接，PG11引腳設置的為輸入模式，用于采集Dout引腳的電平變化。開機的時候先檢測是否有DHT11存在，如果沒有，則提示錯誤。只有在檢測到DHT11之后才開始讀取溫濕度值，并顯示在LCD上，如果發現了DHT11，則程序每隔100ms左右讀取一次數據，并把溫濕度顯示在LCD上。同時會使用一個LED來指示程序運行狀況。

溫濕度監控系統的軟件設計主要分為的LED驅動程序、LCD驅動程序、DHT11驅動程序以及STM32單片機的啟動文件等幾個部分，其中LCD驅動程序主要是有屏幕生產廠家提供，并不需要自己編寫，直接移植廠家提供的LCD驅動程序即可，而設計者主要是編寫的LED驅動和DHT11的驅動。DHT11并不需要使用IIC接口或者是SPI接口，所以直接配置兩個I/O引腳，通過DHT11的讀寫時序編寫相應的驅動程序即可，如圖1中的'1'時序和'0'時序圖。

通過圖1中時序圖，我們可以編寫出DHT11相應的讀函數與寫函數，再通過數據發送流程時序便可以寫出DHT11的驅動程序。將上述幾個主要的驅動程序編寫好之后，編寫相應的DHT11數據處理函數，通過函數參數返回值將實際的數據顯示在LCD屏幕上。屏幕上顯示的參數在主函數中的出現編寫即可。

2 溫濕度監控系統的運行情況

單片機所使用電源為3.3V，供電電壓不得超過3.3V，否則將會燒掉STM32單片機芯片，上電系統便開始啟動，設計一個LED指示燈來顯示程序的運行狀況，而系統檢測DHT11是否存在，存在便會將采集的溫濕度數據顯示在彩屏上，不存在則會提示沒有DHT11，溫度為30℃，濕度為33%，每100ms刷新一次，動態顯示數據變化，如果DHT11出現問題，將會顯示沒有設備，請檢查設備等字樣。

在實際的測試中，可以發現本次設計，屏幕上數據精確程度較低，而且數據的刷新率較慢，所以在數據的處理方面還要進行加強。

3 結束語

通過此次溫濕度監控系統設計，可以看出此系統在改善室內環境中發揮著巨大的作用，需要深入研究，重點在于對DHT11數據的分析精確程序加強，這樣才能提高系統的運作效率，此外STM32單片機所設計的溫濕度控制系統與8位單片機設計的溫濕度控制系統有著明顯的進步，但是通過上述設計也可以看出的，基于STM32的溫濕度控制系統還存在很多的不足，需要加以改進才能運用到實際的工作、生活中。

參考文獻

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[2]廖義奎.Cortex-m3之STM32嵌入式系統設計[M].中國電力出版社，2013.

[3]劉博文.ARM Cortex-M3應用開發實例詳解[M].電子工業出版社，2011.

作者簡介：王江紅（1993-），男，云南曲靖人，漢族，學生，在讀本科，所學專業：通信工程。