基于无线远程控制温湿度系统设计

基于无线远程控制温湿度系统设计

摘要

本系统主要应用于大棚蔬菜种植技术，主控制器采用LM3S1138，通过不同节点实时监控环境的温湿度，利用无线温湿度数据传输与控制，实现对数据采集、处理、显示、报警等功能。为了摆脱传统有线安装，降低故障发生。无线传输模块采用远程蓝牙，温湿度检测模块由DTH11构成。

【关键词】LM3S1138 远程蓝牙 DTH11

现在各种环境监控，温湿度测量及控制技术已经被广泛应用于日常生活当中，譬如工农业生产、工业控制、气象监测、医疗监控行业等等。大棚蔬菜种植技术也由原来的人工看管，发展到单片机多路温湿度控制方案，如今为了摆脱传统有线安装，降低故障发生率。大多数蔬菜种植大棚已经开始使用无线温湿度控制系统。 本文以主控制器LM3S1138为基础，51系列单片机配合，构建了一个简单可行的无线温湿度检测系统，该系统具有成本低、功耗低以及无需布线，以其架构改造方便，使用灵活等优点。

1 系统整体设计方案

系统由1个主机和多个从机构成，包括温湿度检测模块，无线传输模块和显示模块。系

统结构如图1所示，温湿度传感器把采集到的模拟信号通过A/D 转换为数字信号，传送给主机LM3S1138，并在显示屏上显示当前对应的温度与湿度。通过无线传输模块实现网络控制，实现对温湿度监测的远程控制，并且可任意设定从机。

主机 电源 键盘

声光报警

LCD 液晶显示

无线串口

从机 电源

温湿度传感器 LCD 键盘 声光报警器 图 1 系统总体框图

2 无线温湿度采集点硬件实施

1）传感器选型

由于采用无线方式传输，功耗是首先要考虑的因素。在传感器的选型上，该系统采用了DHT11。DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。系统集成方便，单线制串行接口，传输距离可达20米以上。超小的体积、极低的功耗，使其满足该系统所需要求。

2）单片机选型

51系列单片机优点在于它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，由于内部资源少，功能单一，实现过程较为复杂，由此选作从机更为合适。本系统选用ARM-单片机，LM3S1138作为主控芯片。它不仅具有64KB单周期Flash，34个中断源，两个同步串行端口，还具有丰富的内部资源。

3）无线传输模块选型

无线模块是利用无线技术进行无线传输的一种模块。它被广泛地应用于电脑无线网络，无线通讯，无线控制等领域。无线模块主要由发射器，接收器和控制器组成。优点在于成本廉价，建设工程周期短，适应性好，扩展性好，设备维护上容易实现。缺点在于市面上大多无线传输模块种类较多，传输距离较短。本方案中采用远程蓝牙模块nRF401，不光性能优越，其传输距离可达1000米。无线温湿度采集点硬件电路如图2所示。

图 2 基于nRF401的无线传输模块系统电路图

3 采集终端的测控软件与设计

1）温湿度测量模块电路设计

DHT11的供电电压为3-5.5V。传感器要跨过不稳定状态，需等待1S之后。

在此期间无需发送任何指令。在电源引脚处，VDD以及GND之间可加入一个100nf的电容，用以去耦滤波。

2）程序设计

该系统主要对当前室内温湿度状况进行监测，通过对温湿度传感器将监控实时数据传入主控制器LM3S118中，通过A/D转换器将模拟量转换为数字量。并且在LCD液晶上显示当前室内对应的温度和湿度。运用远程蓝牙系统作为传输单元，实现远程温湿度监控和任意监控多个从机的功能，利用无线串口实现网络控制，当温湿度超出预设温度，声光系统报警。

4 实验结果及分析

1）测试方案

模拟一个大棚蔬菜实验室在实验室大棚内放上数盆盆栽，采用温湿度

测量仪与本系统同时开始测量同一时刻内实验室的温度和湿度，每隔

15分钟就测量一次，为了减少误差需要进行多次测量。通过测量最后

再计算出实验误差，得出实验结论。

2）实验结果

如表1所示。

表1温湿度测试表

3）实验结果分析