嵌入式溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計

課程設(shè)計（報告）溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計教學(xué)系：指導(dǎo)教師：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：年5月摘要隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。糧食是人類生存的必需品，溫度是保存好糧食的先決條件，儲存大量的糧食對穩(wěn)定國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。糧庫一般較大，測量點會很多。糧倉溫濕度測量方法以及相應(yīng)的智能控制一直是糧食保存的一個重要問題。本畢業(yè)設(shè)計是應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的溫濕度檢測系統(tǒng)，由要由溫度、濕度采集、主控單元、TFTLCD屏顯示、ADC六部分組成。本設(shè)計是以STM32Fl03ZET6微控制器單片機(jī)為控制中心，而溫濕度傳感器我采用的是CHTM-02/N溫濕度傳感器模塊，它性價比比較高。另外該系統(tǒng)除了能顯示溫濕度以外，還能設(shè)置溫濕度報警閥值。關(guān)鍵詞：STM32；CHTM-02/N溫濕度傳感器；溫濕度報警閥由古至今，糧倉糧食的存儲是否得當(dāng)對國家的經(jīng)濟(jì)能否正常合理的運行有很大的影響。但是在以前的經(jīng)濟(jì)和科技水平有限，所以我國糧食的存儲的環(huán)境很差，管理落后。糧庫管理的重點之一就是要合理布置測溫點，經(jīng)常檢查溫度變化，以便及時發(fā)現(xiàn)糧食的發(fā)熱點，減少糧食的損失。然而，糧堆的熱傳遞又是那樣的緩慢，使人感知極差，需要管理人員經(jīng)常進(jìn)入悶熱、嗆人的倉房內(nèi)觀察溫、濕度，不斷進(jìn)行翻倉、通風(fēng)，這種繁重的體力勞動，不僅對人體有極大地傷害，而且不科學(xué)、不及時。所以，糧食蟲蛀、霉變的情況時有發(fā)生。1.設(shè)計目標(biāo)1.1基本功能檢測溫度、濕度顯示溫度、濕度過限報警1.2主要技術(shù)參數(shù)1.溫度檢測的范圍：-30°C±55°C濕度檢測的范圍：20%-90%RH檢測精度：5%RH顯示方式：溫度：四位顯示濕度：液晶顯示；報警方式：三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警2設(shè)計方案溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)要滿足以下條件：溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、串行通信、輸出控制信號等多種功能。傳感器是實現(xiàn)測量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。2.1系統(tǒng)的總體框圖系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖3-1所示。圖1系統(tǒng)總體框圖圖1系統(tǒng)總體框圖2.2硬件設(shè)計。2.2.1STM32F103ZET6微控制器其特點包括：（1） 接口豐富。板子提供十來種標(biāo)準(zhǔn)接口，可以方便的進(jìn)行各種外設(shè)的實驗和開發(fā)。（2） 設(shè)計靈活。板上很多資源都可以靈活配置，以滿足不同條件下的使用。我們引出了除晶振占用的I/O口外的所有I/O口，可以極大的方便大家擴(kuò)展及使用。另外板載一鍵下載功能，可避免頻繁設(shè)置B0、B1的麻煩，僅通過1根USB線即可實現(xiàn)STM32的開發(fā)。（3） 資源充足。夕卜擴(kuò)1M字節(jié)SRAM和8M字節(jié)FLASH，滿足大內(nèi)存需求和大數(shù)據(jù)存儲。板載MP3和FM收發(fā)芯片，娛樂學(xué)習(xí)兩不誤。板載3D加速度傳感器和各種接口芯片，滿足各種應(yīng)用需求。（4） 人性化設(shè)計。各個接口都有絲印標(biāo)注，使用起來一目了然；接口位置設(shè)計安排合理，方便順手。資源搭配合理，物盡其用。2.2.2溫濕度傳感器電路設(shè)計CHTM-02/N溫濕度傳感器模塊包含四個引腳，分別是+5V（電壓5V）、GND（地）、H（濕度輸出）和T（溫度輸出）。供電為5V±5%，耗電電流為5mAmax.（2mAavg.）,工作范圍為溫度0?60°C、濕度10%-95%RH。濕度變送范圍為0?100%RH,濕度準(zhǔn)確度為±5%RH（在25C,輸入電壓=5V）,一致性為±3%RH/每批，溫度系數(shù)為0.4%RH/C（輸入電壓=5V,30?80%RH溫度范圍10?40C（基準(zhǔn)點25C），并且通過常規(guī)沖擊試驗，振動試驗，冷熱試驗，高濕試驗，溫度循環(huán)等可靠性測試，能比較準(zhǔn)確地測量出當(dāng)前溫濕度°CHTM-02/N溫濕度傳感器模塊與STM32F103ZET6的對應(yīng)引腳相連，采用ADC1的通道0和通道1,并進(jìn)行連接。2.2.3ADC轉(zhuǎn)換系統(tǒng)ADC的作用是把溫濕度采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，傳送入中央控制單元中，是重要的部分。ADC芯片接口說明：GND 芯片參考0電位（地）。DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK 芯片時鐘輸入。VCC/REF輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。CS 片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用2.2.4報警系統(tǒng)檢測器測到濕度變化，當(dāng)濕度超過70%的時候，開啟蜂鳴器報警，并控制LED燈發(fā)出紅光，進(jìn)行報警。2-3軟件設(shè)計。2.3.1系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分為4個任務(wù)來完成，分別為：各部分初始化、獲取溫濕度數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并顯示以及報警提示。初始化主要是對各個部分進(jìn)行配置、函數(shù)初始化、波特率設(shè)置等；獲取溫濕度數(shù)據(jù)主要是CHTM-02/N溫濕度傳感器，利用ADC轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的溫度、濕度值；處理數(shù)據(jù)并顯示主要是控制器通過相關(guān)計算公式及轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，在液晶上進(jìn)行顯示，并可通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)；報警提示則主要是當(dāng)濕度值大于70%RH時，蜂鳴器報警，LED閃爍，液晶顯示提示，提醒系統(tǒng)采取相關(guān)措施。2.3.2CHTM-02/N溫濕度傳感器設(shè)計CHTM-02/N溫濕度傳感器主要利用ADC轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的溫度、濕度值。2.3.3數(shù)據(jù)處理及顯示程序設(shè)計STM32Fl03ZET6通過相關(guān)計算公式及轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，在TFTLCD上進(jìn)行顯示，并通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。具體程序如下：while（1）{adch=Get_Adc_Average(ADC_Channel_0,10);adct=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10);h=(float)adch*(3.3/4096);t=(float)adct*(3.3/4096);k=h;LCD_ShowNum(156,90,k,2,16);k=(h-k)*100;LCD_ShowNum(172,90,k,2,16);k=t;LCD_ShowNum(156,110,k,2,16);k=(t-k)*100;LCD_ShowNum(172,110,k,2,16);t=t/0.01;temp=h/0.03;adch=h;adct=t;printf("humidity:%f\r\ntemperature:%f\r\n”,temp,t);LCD_ShowNum(60+40,150,adct,2,16);j=(t-adct)*100;LCD_ShowNum(60+60,150,j,2,16);i=temp;temp-=(u8)temp;LCD_ShowxNum(100,130,i,2,16,0);LCD_ShowNum(120,130,temp*100,2,16);delay_ms(20000);}4結(jié)論本設(shè)計基于STM32Fl03ZET6,以CHTM-02/N為溫濕度傳感器，利用ADC轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的溫度、濕度值，并將處理后的數(shù)據(jù)通過液晶屏顯示；每隔一段時間(如2秒)往串口發(fā)送一次溫濕度信息；具有報警功能，如：當(dāng)濕度值大于70%RH時，蜂鳴器報警，LED閃爍，液晶顯示提示。試驗結(jié)果表明，該設(shè)計可有效檢測當(dāng)前溫濕度，設(shè)計精度高，靈敏度較好，硬件接口電路簡單，軟件代碼復(fù)用性強(qiáng)，具有很好的可操作性和可維護(hù)性，在實際中有非常廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)朱飛.基于CAN總線的智能溫濕度傳感器設(shè)計[J].儀器儀表裝置,2009(03).王玉華.成本溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D].太原理工學(xué),2005(05).卜清.基于P87C552單片機(jī)的溫室大棚環(huán)境與滴灌控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].南京工業(yè)大學(xué),2007(12).陳城.基于Stm32的溫濕度檢測系統(tǒng)[D].武漢科技大學(xué),2012(05).楊晨.基于ARM11和Linux的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2013(02).焦騰，張坤，張雯等.基于zig