基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统

基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统（通用2篇）

基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统 篇1

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基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统

作者：袁金正 石奋苏

来源：《现代电子技术》2013年第04期

摘 要： 针对精密仪器实验室对温湿度的严格要求，和在控制调节方面的延迟现象，设计了基于ARM和ZigBee的精密仪器实验室温湿度自动测控系统。系统以ZigBee无线传感器网络为温湿度数据来源，以AT91RM9200嵌入式微处理器为中心，使用RS 232C接收接口，通过对GPIO的电压输出控制，从而操纵以继电器为中心的控制电路；系统采用嵌入式Linux为上位机开发平台，使用Qt/E和多线程技术实现了图形用户界面，完成了温湿度的实时显示、查询和设置，根据精密仪器实验室温湿度的变化，系统可以准确地进行自动测控。关键词： 温湿度； ZigBee； GPIO； 精密仪器实验室； RS 232C； 继电器

中图分类号： TN919⁃34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）04⁃0147⁃04

基于ZigBee的精密仪器实验室温湿度测控系统 篇2

【关键词】温湿度传感器；液晶显示器；单片机

本设计所介绍的数字温湿度计与传统的温湿度计相比，具有读数方便，测量范围广，测量准确，其输出温湿度采用数字显示，该设计控制器使用单片机STC89C52，数字温湿度传感器使用DHT11，用LCD1602液晶屏，实现温湿度显示，用加湿设备、除湿设备、加温设备、降温设备控制温湿度的高低，能准确达到以上要求。

1.系统设计方案论证与设计目标

依据功能设定该系统主要分为以下四个模块：数据采集模块、数据处理模块、用户操作模块和设备响应模块。

其中温湿度采集模块使用的是DHT11数字温湿度传感器；数据处理模块使用的是AT89C52单片机，其完成温湿度数据的采集、运算和逻辑控制的功能；用户操作模块由操作键盘、开关构成，其中操作键盘包括复位按键、主界面按键、加键、减键和enter键五个按键；设备响应模块由1602点阵液晶、继电器和LED指示报警灯构成。

2.硬件部分设计

温湿度自动控制系统的硬件部分由单片机模块电路、温湿度传感器模块电路、显示模块电路、按键模块电路和继电器模块电路组成。

2.1单片机模块电路设计

2.1.1单片机最小电路

1、复位电路

单片机的复位分为上电自动复位、按键手动复位两种和看门狗强制复位三种等。上电复位通常利用電容的充放电来实现，按键复位则可分为按键脉冲复位和按键电平复位两种，看门狗复位则通过外接看门狗电路或软件看门狗程序实现。

2、时钟电路

时钟电路用于产生单片机的基本时钟信号。8052的时钟信号可由内部振荡器产生，也可由外部电路直接提供。内部振荡器的输入和输出脚分别为XTAL1和XATL2，由XTAL2给单片机内部电路提供时钟信号。当时钟信号由外部电路提供时，外部时钟引入XTAL2，而XTAL1脚接地。

2.2温湿度传感器模块电路设计

1、接口说明

建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。

2、电源引脚

DHT11的供电电压为3-5.5V。传感器上电后，要等待1S以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100NF的电容，用以去耦滤波。

3、串行接口（单线双向）

DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4MS左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零.操作流程如下：

一次完整的数据传输为40BIT，高位先出。

数据格式：8BIT湿度整数数据+8BIT湿度小数数据+8BIT温度整数数据+8BIT温度小数数据+8BIT校验和。

2.3显示模块电路设计

LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。

2.4按键模块电路设计

本温湿度自动控制系统的键盘控制电路共有5个按键：主控键、+键、-键、确定键和复位键。其中，主控键负责主页面的调节包括：温度的上限、温度的下限、湿度的上限、湿度的下限以及主页面显示。加键和减键负责温湿度的上下限数值的增加与减少，而确定键负责确定设置好的温湿度上下限值。

3.软件部分设计

系统软件程序基于KEIL UVSION2开发平台，采用C51语言编写。本程序采用模块化程序方法，其中主要包括两大模块：主程序模块、子程序模块。而子程序模块又包括：LCD初始化显示模块、DHT11数据采集模块、按键扫描模块、数据比较模块。

3.1主程序模块

本系统采用DHT11温湿度传感器，它对生产车间内温湿度进行采集，并将其转换成数字信号，将数字信息提供给主控制器进行处理和分析，主控制器开始LCD初始化，进行延时等待后提取DHT11温湿度传感器模块，将采集好的信息经过处理后传给LCD1602进行显示，同时调用系统控制模块，与系统默认设定值进行比较，系统的温湿度上下限默认值均为0，可以通过设置按钮进行设置完成。

3.2子程序模块

子程序模块包括：LCD初始化显示模块、DHT11数据采集模块、按键扫描模块、数据比较模块。

3.2.1LCD初始化模块

LCD初始化模块的主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态。

3.2.2DHT11数据采集模块

DHT11数据采集模块是作为独立的程序被主函数调用的，在程序中包含了比较、延时等语句。

3.2.3扫描按键模块

本设计共五个按键：主控键、+键、-键、确定键和复位键。其中，主控键负责主页面的调节包括：温度的上限、温度的下限、湿度的上限、湿度的下限以及主页面显示。加键和减键负责温湿度的上下限数值的增加与减少，而确定键负责确定设置好的温湿度上下限值。所以在软件程序中，会对按键进行扫描，然后确定按键所设定的具体数值。

3.2.4数据比较模块