基于單片機的藥品倉庫溫濕度短信報警系統設計

樊業東 胡浪羽 郭智倫 鄧淞文

摘 要：本設計提出了一種符合國家藥監局的一種藥品倉庫溫濕度存儲的方案設計，該方案以STC89C51單片機為控制核心，通過高精度溫濕度傳感器實現溫濕度的采集，GSM無線通信模塊實現監控信息的短信傳輸。根據測試結果表明，該方案確實可行理論上可以達到藥品倉庫的實時監測要求，保證藥品的質量。

關鍵詞：藥品倉庫；溫濕度；短信報警；單片機模塊

引言

藥品倉庫的溫濕度影響著藥品存儲的質量，而監測藥品倉庫的溫濕度顯得格外重要。根據藥品的存儲要求，藥品倉庫可以分為普通庫、陰涼庫、冷藏庫[1]，以往需要人為監測存儲倉庫的溫濕度，即麻煩又費時，而且在下班后會出現無人統計數據缺失的情況，無法確切的保證藥品的存儲質量，使藥品的藥性大大縮短。為了保證藥品的質量，本論文設計了一種符合國家要求的藥品倉庫存儲方案，該方案能24小時精確監測倉庫環境的溫濕度，并可以發送報警提示短信。無論倉庫有沒有人堅守都可以保證倉庫的環境達到要求，既節省了財力和物力又保證了藥品的質量。

1.系統的總體結構

本系統用51單片機為核心，采用了DHT11模塊采集藥品倉庫的溫濕度，GSM模塊發送短信報警，4×4矩陣掃描鍵盤設置溫濕度上下限，LCD1602顯示當前溫度和濕度以及溫濕度的上下限，蜂鳴器報警，電源等。

2.系統的總體設計

2.1系統主要功能模塊

2.1.1 STC12C5A60S2單片機主控模塊

STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8-12倍[2]。

2.1.2 DHT11溫濕度采集模塊

DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品為 4 針單排引腳封裝，連接方便。

2.1.3 GSM無線通信模塊

無線通信采用的是全球鷹SIM900A模塊，SIM900A 模塊提供兩組TTL 接口，一組為2.85V 的TTL 接口，可以與3.3V 單片機連接直接連接（已做了電平匹配）；另一組為5V 的TTL 電平，可以與5V 單片機直接連接。

2.2系統軟件設計

系統的軟件設計主要由主程序設計模塊、溫濕度采集模塊、鍵盤掃描模塊、LCD1602顯示模塊等組成。主程序流程框圖如圖2所示：

本系統采用STC89C51單片機為核心，完成數據的采集，存儲，顯示，處理，報警等功能。程序運行時先將LCD顯示屏和GSM模塊初始化，LCD顯示屏顯示數據，采用雙層顯示頁面，用按鍵切換第一層和第二層顯示頁面。其中，第一層頁面的第一行為當前時刻所測得的溫度值，第二行為設定報警的溫度的上下限范圍；第二層顯示頁面的第一行為當前時刻所測得的濕度值，第二行為設定報警的濕度的上下限范圍。溫度和適度上下限范圍可以通過按鍵來調節。判斷是否有按鍵按下，手動設置溫度和濕度的閾值范圍，然后單片機開始讀取DHT11數字溫濕度傳感器采集的數據，將當前倉庫的溫濕度顯示在LCD液晶屏上并判斷是否超出閾值，如果超出單片機向GSM模塊發送報警信息，GSM模塊通過SIM卡向工作人員發送報警短信，同時蜂鳴器發出報警鈴聲，如果未超出閾值范圍，則該系統繼續運行監測倉庫實時溫濕度。

2.3測試結果及分析

（1）DHT11的DATA引腳接單片機的P2.4口，SIM900A的TXD接單片機的RXD，RXD接單片機的TXD，蜂鳴器接單片機的P1.5口。其中各模塊的VCC接+5V電源，GND接地。

（2）將SIM卡插入GSM模塊的卡槽，把模塊和單片機相接上電。當900A模塊上電后，觀察D5和D6指示燈 ，當D5常亮D6亮一秒滅一秒（快閃），表示模塊正在搜索網絡；當D5常亮D6亮一秒滅三秒（慢閃），表示模塊已搜索到網絡可以正常工作了[3]；

（3）將DHT11模塊接入單片機模塊，上電指示燈常亮表示接通電源模塊可以正常工作。

（4）在程序中設置好發送短信的內容及接收短信的號碼，連接好模塊將單片機上電把程序燒入單片機內，觀察顯示內容并通過按鍵設置溫度和濕度的閾值范圍。

（5）改變DHT11模塊附近的環境溫度并使其超出設定閾值，當溫度超出所設定的范圍時，蜂鳴器發出報警響聲，手機成功接收到溫度報警短信。

（6）改變DHT11模塊附近的環境濕度并使其超出設定閾值，當濕度超出所設定的范圍時，蜂鳴器發出報警響聲，手機成功接收到濕度報警短信。

結論

本設計以單片機配以溫濕度傳感器檢測溫濕度，擴展無線通信模塊為研究背景，主要任務是基于單片機實現溫濕度檢測和通過無線通信網絡實現手機短信的報警功能。以C語言作為編程和調試語言，完成從溫濕度測量到無線短信發送等模塊的開發工作，無線通信模塊采用的是SIM900A模塊，實現實時短信發送。

參考文獻：

[1]劉紅軍.關于國家藥監局對藥品庫房溫濕度的監管方案要求[R].2013.

[2]孫育才，王榮興，孫化芳.新型AT89S52系列單片機及其應用[M].清華大學出版社.2005.

[3]亓浩名，王利，武毅，張磊，黃德宇.基于單片機的GSM短信收發模塊設計[J].電子測試，2012，3（3）：63-68.