室內溫濕度檢測系統設計

王馳 陳恒 李森 李楠

摘? ?要：文章介紹了一款室內空氣溫濕度檢測系統。利用了無線通信、傳感器、單片機等技術，當空氣溫濕度檢測裝置接收到指令后開始工作，實時檢測環境中的數據，并把數據傳輸給單片機，由單片機處理并保存數據。根據用戶的需要，將數據發送到PC或手機端，單片機采集的數據可以通過HC-05藍牙設備實時上傳到手機界面，方便人們實時了解自己的室內空氣質量如何。當室內溫濕度處于設定報警區間時，則發出聲光報警，告訴用戶室內空氣需要優化。

關鍵詞：無線通信技術;HC-05藍牙設備;溫濕度傳感器

日常生活中人們大部分時間都在室內，因此需要一個舒適的室內空氣環境。溫度、濕度是影響室內空氣質量的重要因素，另外現代住宅的密封性變得越來越好，其弊端在于能讓污染物滯留在室內，影響空氣的溫度、濕度以及流通和循環。因此為了有效提高和改善室內空氣質量，需要一款具有對室內溫濕度自動檢測和報警功能的裝置，以便于人們能夠及時采取措施改善室內空氣質量[1]。

1? ? 總體方案

室內溫濕度檢測系統是以單片機為控制核心，將整個系統功能劃分為各個模塊。空氣質量檢測系統的總體設計框架如圖1所示。由單片機對采集到的信息進行處理、判斷、顯示以及對報警的控制，通過藍牙模塊將空氣質量檢測器中的信息實時傳送給手機客戶端。

2? ? 系統硬件設計

基于物聯網空氣質量檢測系統的硬件系統主要由STC12C5A60S2單片機、溫濕度傳感器、HC-05藍牙設備等模塊組成。電源信號由USB接口提供，目的是方便提供電源的來源和可靠性[2]。

2.1? 主控模塊的設計

STC12C5A60S2單片機是一款高性能的8位微控制器，具有低功耗特性。硬件配置如下：有40個引腳，3個16位定時器/計數器，內置看門狗和按鍵復位功能，最高主頻35 M。在存儲器方面，內部8 k字節Flash和512字節RAM。軟件上支持4個外部中斷。該單片機支持兩種低功耗方式，可通過軟件對其具體方式進行選擇，單片機由復位電路和晶體振蕩器外圍電路組成[3]。

2.2? 溫濕度傳感器模塊的設計

本設計采用的是DHT11數字溫濕度傳感器，包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。該產品精度高、可靠性好、響應快、穩定性強、抗干擾能力強、性價比極高并且連接方便。在選擇合適的上拉電阻后，將傳感器的電源端口Pin1和Pin4連接到VDD和GND端子，傳感器的第三腳處于懸空狀態[4]。DHT11的典型應用電路如圖2所示。

2.3? HC-05藍牙的概述

HC-05藍牙模塊基于CSR的藍牙V2.0 + EDR版本BC04藍牙芯片技術。HC-05是標準的CLASS2藍牙模塊。雖然標準通信距離是10 m，但實際測試傳輸距離大于10 m。在HC-05藍牙模塊中，USARTO用作通信接口。在指示燈LED快閃時，說明其處于AT模式。在指示燈2閃1停時，說明其與設備相接成功。

3? ? 系統軟件設計

系統的軟件進行設計，主要包括系統啟動、硬件檢測、初始化設置、溫濕度檢測及顯示，超限報警。首先需要建立一個程序框架的流程圖，然后將整個設計劃分為模塊逐個實現，最后將子模塊合理連接以形成完整的設計。將采集到的數據進行處理得到溫濕度，判斷溫濕度是否處于報警值的上下限，如果不處于報警值的上下限內，則此溫濕度屬于安全值，聲光報警不響，在此過程中將數據實時上傳到手機或PC端。軟件程序流程如圖3所示。

4? ? 測試結果

室內溫室度檢測系統設計完成后，對其功能進行測試。當手動握住溫濕度傳感器時，溫度處于報警區間，在同基礎上也可以加點水使其濕度處于設置的報警值內，進行聲光報警。即也可以用按鍵的方法設置上下限報警值使其處于在報警值內，進行聲光報警。在此過程中，通過藍牙與手機的連接，將數據實時傳送到手機界面，當數據改變時，手機界面與液晶屏上呈現的數據同時改變。經過以上測試，說明系統正常運行并滿足其設計要求。

5? ? 結語

本系統以單片機為核心部件的控制系統，利用軟件編程，最終基本上實現了各項要求。雖然系統還存在一些不足，不過大體能反映出設計的目的和要求，與理論計算的結果相進。空氣質量檢測系統已成為21世紀熱門研究話題之一，無論是從生產還是生活方面，與人類都是息息相關的，而智能化的控制溫濕度已經發展成為一種必然。

[參考文獻]

[1]高海文.基于STM32的室內空氣質量檢測儀的設計與實現[D].南昌：華東交通大學，2018.

[2]蘇寶林.基于物聯網的智能溫室控制與管理系統[J].自動化與儀器儀表，2018（12）：33-35.

[3]程捷.基于單片機的溫濕度檢測系統設計與實現[J].儀表技術，2019（9）：46-48.

[4]何立民.單片機應用技術選編[M].北京：北京航空航天大學出版社，2019.

Design of indoor temperature and humidity detection system

Wang Chi， Chen Heng， Li Sen， Li Nan

（School of Science， Xijing University， Xian 710123， China）

Abstract：This paper introduces an indoor air temperature and humidity detection system. Utilizing technologies such as wireless communication， sensors， and single-chip microcomputers， when the air temperature and humidity detection device receives instructions， it starts to work， detects the data in the environment in real time， and transmits the data to the single-chip microcomputer， which is processed and stored by the single-chip microcomputer. According to the needs of the user， the data is sent to the PC or mobile phone. The data collected by the single-chip microcomputer can be uploaded to the mobile phone interface in real time through the HC-05 Bluetooth device， so that people can understand the quality of their indoor air in real time. When the indoor temperature and humidity are in the set alarm interval， an audible and visual alarm is issued to inform the user that the indoor air needs to be optimized.

Key words：wireless communication technology; HC-05 Bluetooth device; temperature and humidity sensor