基于STM32的溫濕度報警系統設計

陳江輝+林孝騰+朱衛+吳耿宇+虞磊

摘 要：基于STM32F103ZET6單片機設計了一個溫濕度采集系統，該系統采用數字式溫濕度傳感器SHT11采集環境的濕度值，STM32通過計算之后得到溫濕度數據，輸出至LCD12864顯示，如果溫濕度數據超出報警閾值，則會發出報警信號，溫濕度數據還可以通過GSM模塊發送數據至手機。

關鍵詞：溫濕度；報警系統

隨著現代農業的發展，利用溫室大棚來培育農作物越來越普及，而大棚環境不同于室外，溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強度等外部條件，將會直接影響農作物的生長，而我國現代農業發展比較晚，一般依靠操作人員使用傳統的溫度計、濕度計等方法對現場環境進行檢測，這樣就比較浪費人力資源和時間資源，同時由于傳感器本身的制約導致準確度和實用性也受到一定的影響，隨著科學技術的發展，智能檢測技術的普及，由傳感器、微控制器、模數轉換器等組成的智能監控系統的出現，促進了現代農業科技的革新。本文研制的是基于STM32土壤溫濕度采集系統，該設計是將TDR土壤濕度傳感器獲得濕度數據、DS18B20采集的土壤溫度數據以及SHT11獲得的空氣溫濕度數據通過單片機的A/D接口進行采集，并將數據顯示在LCD顯示屏上，通過遙控按鍵可以方便的設定采集數據的時間間隔、采集數據的類型（便于統計分析）、系統時間等信息。

一、硬件電路設計

土壤溫濕度智能檢測系統主要由以下幾部分組成：主控芯片STM32F103C8T6，數據采集電路，數據存儲電路，通信電路，紅外遙控電路，LED顯示電路，GSM模塊電路。圖1所示為該系統硬件電路設計結構框圖。

1.主控芯片STM32F103C8T6

STM32F103C8T6是意法半導體公司的基于Cortex^TM-M3內核的微型控制器，最高72MHz工作頻率，內置20K字節的SRAM，64K字節的FLASH，包含2個12位的ADC、3個通用16位定時器和1個PWM定時器，還包含標準和先進通信接口：多達2個 接口和SPI接口、個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。該處理器具有體積小、功耗低的優點，且性價比很高。

2.濕度數據采集

SHT11的濕度檢測運用電容式結構，并采用具有不同保護的“微型結構”檢測電極系統與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來自外界的影響。由于它將溫度傳感器與濕度傳感器結合在一起而構成了一個單一的個體，因而測量精度較高且可精確得出露點，同時不會產生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起的誤差。

3.GSM模塊

STM32通過RS232串口與GSM模塊通信，使用標準的AT命令來控制GSM模塊實現各種無線通信功能，例如：發送短信，撥打電話，GPRS撥號上網等。基于GSM模塊產品的開發往往都是基于ARM平臺，使用嵌入式系統進行開發。有些GSM模塊具有“開放內置平臺”功能，可以讓客戶將自己的程序嵌入到模塊內的軟件平臺中。本項目中運用GSM模塊來實現系統與手機的通信功能，便于使用者能隨時隨地監測系統運行狀況和采集結果。

二、程序設計

本文根據功能要求，主要分為幾個模塊：數據采集模塊、閾值報警模塊，GSM模塊。數據模塊主要采集溫濕度數據，STM32計算之后得到溫濕度數據，一旦數據超過設定溫濕度閾值，系統會發出報警信號并將該信息發送至手機，GSM模塊還可以通過手機發送數據請求信號來實時獲得環節溫濕度數據等相關信息，程序設計流程圖如圖2所示。

三、結語

選用STM32，能夠完成設計功能，且滿足后續二次開發的要求；濕度傳感器SHT11數據采集快速且滿足精度要求；GSM模塊滿足了人們對數據的實時監測要求，該設計成本低，操作簡便，性價比高，能夠在農業生產項目中推廣。

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