无线家居环境监测系统设计

无线家居环境监测系统设计
□魏子贺
【摘要】据设计要求本系统以AT89S52单片机为核心，辅以无线传输模块，湿度、温度、亮度与烟雾检测模块，及LCD液晶显示等构成硬件总电路，实现用单片机自动控制能力对室内温度、灯光及烟雾的实时检测及报警功能。

监控机通过各个模块反馈的信号，对其进行无线控制温度，室内灯光，风扇运转，降低烟雾浓度，从而满足设计要求。

【关键词】单片机；无线传输模块；检测模块；LCD液晶显示
【作者单位】魏子贺，长春工业大学人文信息学院
一、系统总体设计方案
（一）整体方案介绍。

据设计要求本系统以AT89S52单片机为核心，辅以无线传输模块，湿度、温度、亮度与烟雾检测模块，及LCD液晶显示等构成硬件总电路，实现用单片机自动控制能力对室内温度、灯光及烟雾的实时检测及报警功能。

监控机通过各个模块反馈的信号，对其进行无线控制温度，室内灯光，风扇运转，降低烟雾浓度，从而满足设计要求。

二、系统方案比较和选择
（一）无线传输模块。

方案一：红外线传输被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。

主要是用来取代点对点的线缆连接；具有不能穿透障碍物的特性，有效保障了信息的安全与保密；安装方便快捷，成本低。

方案二：射频传输方式就是弱信号直接传输，并且抗干扰能力强，调制端需外加220V 交流电源。

因此我们选择方案一。

（二）湿度模块。

方案一：DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

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与卓越的长期稳定性。

超快响应、抗干扰能力强、性价比极高。

方案二：湿敏电容精度较低，线性度和抗污染性差。

因此选择方案一。

（三）温度模块。

方案一DS18b20电压范围：3．0 5．5V，在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，精度为ʃ0．5ħ。

可编程的分辨率为9 12位，对应的可分辨温度分别为0．5ħ、0．25ħ、0．125ħ和0．0625ħ，可实现高精度测温。

可以把温度转换为数字，测量结果直接输出数字温度信号，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

方案二：热敏电阻在一些温度范围内线性不好，需要进行冷端补偿或引线补偿；热惯性大，响应时间慢。

因此选择方案一。

（四）光照强度模块。

方案一：光敏电阻又称光导管是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0．4 0．76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

可使设计光控电路大为简化。

方案二：光敏二极管。

光敏二极管响应速度快，对宽范围波长的光具有较高的灵敏度，小型轻量以及耐振动冲击，但输出电流较小。

因此选择方案一。

（五）烟雾模块。

方案一：MQ2高灵敏度，快速响应恢复，能在简单的放大电路下运行检测。

方案二：光电烟雾传感器易受光的影响，须在遮光的情况下检测。

所以选择方案一。

（六）显示模块。

方案一：液晶LCD12864能显示更多的数据，增加显示信息的可读性，看起来更方便。

微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易控制。

方案二：数码管只能显示简单的数字，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。

因此选择方案一。

三、理论分析与计算
（一）温度计算。

实现温度的实时显示是由计算温度子程序将RAM中读取的值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从DS18B20读取的二进制数值必须先转换成十进制，才能用于字符显示。

因为DS18B20的转换精度为9 12位可选的，为了提高精度采用12位。

在采用12位转换精度时，温度寄存器离得值是以0．0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以0．0625，就是实际的十进制温度值。

华氏温度与摄氏温度的转换公式：
摄氏：C=5/9ʎC（F－32）华氏：F=9/5ʎ+32
（二）湿度的理论分析。

DHT11的供电电压为3 5．5V。

传感器上电后，会等待一秒以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。

测量分辨率为8bit（湿度）。

其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，线读出为零，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
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抗旱造林技术措施探讨
□王波
【摘要】本文通过对种苗、整地、造林栽植、抚育等措施在抗旱造林中应用的分析，归纳出抗旱造林，提高造林成活率的新路子，应在商州区大力推广。

【关键词】抗旱；造林；措施
【作者单位】王波，商州区蚕桑工作站
商州区位于陕西省东南部，秦岭南麓，丹江源头，年平均降雨量725毫米，但分布不均，主要降雨时间集中在8、9两个月，且多春旱和伏旱；随着林业各项工程的逐步落实，立地条件较好的区域已郁闭成林，所剩地块大都条件差，土层薄，蒸发量大，栽植成合率低。

可见，抗旱造林措施在商州区应继续大力推广。

一、种苗措施
（一）适地适树。

在造林前，对实施地块进行认真细致的调查，根据造林区域的生态因子和立地条件现状，比照各个造林树种的生态学特征，选定最佳适宜本地条件的乡土树种。

近几年，商州区依据造林地块的现状，在荒山造林上采用了比油松更耐干旱的侧柏树种，极大的提高了成活率。

（二）就近育苗、就近栽植。

依据造林规划要求，在栽植区选择育苗地快，依据造林所需苗木的数量确定育苗面积。

待栽植时，随起随栽，减少苗木流通环节和水分的流失。

（三）落实种苗法规、保证种苗质量。

在管理上，大力宣传《种子法》和《植物检疫条例》，严格执行苗木调剂的“一签两证”制度，依据国家标准，把好根系、地径和高度关；未达标的苗木，一律不许进入重点工程，坚决予以回圃；对病苗进行集中销毁，对带有检疫对象的苗木，严禁离开县境。

（四）容器育苗。

容器育苗是在容器中装有养分丰富的培养土等基质而进行育苗的一种方式，常在较好设施中进行，可使苗木生长发育获得较佳的营养和良好的环境。

起苗时，苗木随根际土一块取出，根系受伤很少，栽植成活率高、缓苗短、发育快、生长旺盛。

近几年，商州区天保、退耕在荒山上的造林全部选用容器苗，栽植成活得到了保障；同时，为了克服容器苗木窝根易形成小老树的缺点，栽植时带一小刀，划破容器，收到较好的效果。

温度小数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和
数据传输正确时校验和数据等于“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”所得结果的末8位。

我们只读数据的前几位，得到数据。

四、各模块实现原理
（一）无线传输检测分析。

发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。

为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。

直射式红外线接收管在一定距离接受红外线才工作。

（二）湿度检测分析。

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。

测量分辨率为8bit（湿度）。

其采用单总线数据格式。

DHT11传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。

校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

（三）温度检测分析。

DS18b20实现温度的实时显示是由计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从DS18B20读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。

因为DS18B20的转换精度为9 12位可选的，为了提高精度采用12位。

在采用12位转换精度时，温度寄存器里的值是以0．0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以0．0625，就是实际的十进制温度值。

华氏温度与摄氏温度的转换公式：
摄氏：C=5/9ħ（F－32）华氏：F=9/5ħ+32
（四）光照度检测分析。

该电路通过二极管代替光照强度，实现白光对光敏电阻照射。

入射光的强度使光敏电阻的阻值发生变化，从而达到灯光亮度的调节。

五、结语
本设计较好地完成了设计要求的性能指标，并在达到了设计要求的基础上进行了一定的创新发挥。

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