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温湿度智能监测调节系统

作者：温成舜郑卫娟日期：2015-12-12 13:49 来源：未知

【文章摘要】
温湿度控制器在生活中有着很重要的地位，生活中很多地方都有它的影子。机房中、档案室等等对温度和湿度的都是严格控制在一定范围的。此系统可以预先设定温湿度范围，并且可以设置安全阀值。若自动调节时控或超过预设安全阀值，系统将启动GSM报警功能发送指令到指定手机。
【关键词】
智能监测;温湿度调节;单片机;传感器 ;GSM模块
0 引言
温湿度智能监测调节系统采用STC89C52 型号的单片机，配合（DHT）此系列智能化湿度/温度传感与GSM模块结合。此系统拥有设置上下限阀值自动调节温湿度功能。当系统在自动调节温湿度无效时，并且超过设置的温湿度安全值系统会自动发送报警信息到预先设定好的GSM模块上，将警报信息呈现到指定手机屏幕，使得接收人迅速了解实时情况。例如高压部门，为了防止空气湿度过大造成危害，就会用控制器跟加热器一起，给空气除湿；一些蔬菜大棚，机房等等运用此系统会大大降低人工成本来监测温度并且可以实现自动调节温湿度。由于其体积较小、功能多、并且价格低廉，所以其仍有很大发展空间，能够在很多领域得到应用。
1 设计的实现的两大功能
1.1 温湿度的测量与控制
DHT11采用电阻式感湿元件+NTC测温元件并且有专用温湿度传感技术和数字模块采集技术，这两种技术对使用的稳定性和可靠性就会有很好的保障，拥有体积小、响应时间短、处理速度快、价格低和抗干扰能力强等优点。系统运用DHT11数字传感器对周围环境进行温度与湿度数据的收集，实现对温湿度的智能监测调节。温湿度传感器对采集到的数据进行处理，通过单片机对外围电路的控制并且可通过按键设定温度及湿度的正常范围。当超出温度上限或湿度上限要求系统自动打开降温除湿装置；如果温度或湿度低于设定上限的阀值，要求系统能够自动打开加热、加湿设备从而达到对周围温湿度的控制。
1.2 GSM 远程报警
此系统采用华为的GSM模块 GTM900。单片机将实现设定好的短信通过AT指令讲短信传递给指定手机号码上。
2 系统电路的设计
2.1 最小系统电路
最小系统电路是整个系统的控制中心，有着极其重要的地位，可以保持整个系统的正常运行。单片机最小系统电路主要有STC89C52单片机、复位电路以及晶振电路组成。复位电路分为通电复位与按键复位。当系统运行中出现程序跑飞或发生死循环，此时复位电路起到的作用相当于系统重启。通电复位就是通电时，电容两端相当于短路，因此RST引脚为高电，当电源通电对电容充电，RST端电压逐渐降低，当降低到某个值时达到低电平。此时单片机正常工作。按键复位为当按下复位按钮时，电容开始放电，RST引脚变成高电平从而达到“系统重启”作用。晶振的选择为11.0592M，其目的是为了方便单片机周期的计算。
2.2 信号采集
湿度传感器是采用DHT11单总线数字型传感器，是一种智能的新型温湿度传感器。该传感器将温度、湿度传感器；信号调理；数字变换；数字校准全部集成到体积极小的芯片当中，利用它可以同时测量目标对象的温度和湿度，并实现数字式输出。内部结构主要包括了相对湿度传感器、放大器、14 位 A/D 转换器、校准存储器、状态寄存器、单总线接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。该传感器的测量原理是首先利用温湿度传感器分别产生相对湿度或温度的信号，然后经过放大，分别送至A/D转换器进行模／数转换、校准和纠错，最后通过单总线接口将相对湿度或温度的数据送至微控器。
3 执行系统的设计 3.1 人机接口键盘输入电路设计对于温湿度智能监测调节系统其温度控制范围可通过按键设置。首先设定K1 为进入温湿度调整界面；设定 K2 为切换温湿度选项键；K3为增加需要数值功能功能；K4为减少需要数值功能。按下K1键系统将进入湿度控制范围调整界面，此时通过按键K3和K4进行相应的加减调整。当温湿度的范围设定好以后，按下K1键恢复到主屏幕并用LCD1602液晶屏显示当前温度与湿度的范围。
3.2 系统报警部分电路设计
当温湿度智能监测调节系统失控时测量温度超过预设范围，并且超过在单片机内部设置的安全值时，蜂鸣器会启动报警功能。有绿色电路板的是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的是有源蜂鸣器，此系统运用的是有源蜂鸣器，是一种一体化结构的电子讯响器。因为里面多个震荡电路，所以有源蜂鸣器往往比无源的贵，但是因为程序控制方便决定了其市场地位。在电路中利用一个三极管来进行电流的放大来驱动单片机的I/O使得蜂鸣器正常工作。软件的设计方法：I/O 口的电平实现翻转一次，当蜂鸣器不需要工作的时候，将I/O 口的电平变为低电平。蜂鸣器不工作时将I/O 口的输出电平设置为低电平是为了防止漏电。
3.3 加热及降温除湿电路设计
当外界环境的温度或者湿度超过预设的需要范围时，单片机会相应的启动加热/降温、加湿/除湿的功能。此系统通过单片机控制四个LED灯的开关来模拟这几种动作。
3.4 GSM 部分实现通讯模块采用华为GTM900，功能说明： <-106dBm 正常工作温度：-20°C～+70°C。电源电压： 3.3V～4.8V（推荐值 3.8V ）。协议兼容 GSM/GPRS Phase2/2+ 支持华为 GT800 协议。可以提供两种格式，使用较为简单的TEXT格式，其优点可以不用编码。因为其模块原始格式为PDU，所以要把模块转换为TEXT的工作状态：AT+CMGF=1 ；如果想再切换到 PDU 模式，使用：AT+CMGF=0，用简单的AT命令即可完成操作。当达到单片机内部设定的安全阀值时，温湿度智能监测调节系统会自动将预设在单片机内部的报警短信发送到设定的号码上，使得接收人迅速了解情况。
4 结语
此系统设计与我们的生活息息相关经过对环境的测试，在正常温度范围内，系统显示正常的示数，当环境温湿度超过一定值时会自动启动相应设备，在超过某个值时，系统的蜂鸣器发出报警声，实现温湿度监控与自动控制。本设计采用数字式温湿度传感器DHT11构建环境参数采集系统，使测试系统具有更好的可靠性和精度而且在硬件电路设计上更加简洁，不需要太多的外围电路，降低了电路设计要求，使得系统有较高的稳定性与合理性。
【参考文献】
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