基于GSM的智能温湿度监测系统设计

温湿度传感器电路
微
温湿度传感器电路
处
温湿度传感器电路
温湿度传感器电路
理 器
温湿度传感器电路
ＭＣＵ
温湿度传感器电路
温湿度传感器电路
图 2 系统硬件结构框图
1.1 温 湿 度 检 测 模 块
图 5 时钟振荡电路原理图
图 6 复位电路原理图
1.4 人机接口模块 ＬＣＤ 显示模块：ＬＣＤ 模块的硬件
ＳＨＴ ｌｌ 与微处理器的连接
列信号转化后，转换后的信号通过 ＧＳＭ 网络传送到相应
的手机上，即是先把信息送到 ＳＭＳ 服务平台，而后通过基
站传送出去。整个传送过程只需几秒钟的时间，能够准确
地通知工作人员所检测环境出现异常，并且工作人员可以
进行远程操作。
参考文献：
［１］白延敏．５１ 单片机典型系统开发实例精讲［Ｍ］．北京：电子工业
表示温度 Ｔ）后，控制器要等待测量结束。最后将测量到的
数据计算后等待微控制器读取温湿度的值。
3 结束语
本设计借助 ＧＳＭ 移动网络，以最直观的中文短信息
形式，直接把环境温湿度信息反映到指定的手机上。当受
监控环境出现温度或者湿度超限时，温湿度传感器马上就
能检测到，并且会立即把信号传送到控制中心，经过一系
［４］张艳敏，杨仁弟．数字温湿度传感器 ＳＨＴ１１ 及其应用［Ｊ］．工矿
量子程序、串行中断程序、定时中断程序、显示子程序、键 自动化，２００７（３）．
盘扫描子程序等完成。各功能模块只有一个入口和出口， ［５］王宝芹，范长胜，郭艳玲．基于单片机的温室温湿度控制系统
各模块之间相对独立，避免某功能模块出现异常而导致整 设计［Ｊ］．林业机械与木工设备，２００８（３）．
图 1 温湿度检测系统框图
电容为 ３０ｐｆ 的瓷片电容。单片机复位是使 ＣＰＵ 和系统中
检测系统硬件设计总体结构。以单片机 ＡＴ８９Ｃ５２ 作为整 的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个初
个系统的核心，利用单片机现有的接口组织外围硬件模 始状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时，还是
Ｙ 显示成功联机子程序
图 7 LCD 模块硬件原理图
下来进行温湿度的检测、处 理、显示、分析等工作；若出
温度检测子程序 湿度检测子程序
图 8 键盘原理图
报警模块：蜂鸣器主要 用于按键提示和数据超限 报警，由软件编程控制，硬 件原理图如图 ９ 所示。蜂鸣 器使用 ＰＮＰ 三极管进行驱 动控制，当 Ｐ３．７ 控制输出 低电平时，三极管导通，蜂 图 9 蜂鸣器报警原理图 鸣器发声；当 Ｐ３．７ 控制输出高电平时三极管截止，蜂鸣器 停止发声。
0 引言
４ 所示。ＲＳ－２３２ 是设计来处理两台设备之间的通信的，在
ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ） 一个连接中不能有超过 ２ 台以上的设备。指定的最大数据
全球移动通信系统是当前发展最成熟、国内覆盖最广、系 传输速率是每秒 ２００００ 位。但是，很多接口芯片可以超过
基于 GSM 的智能温湿度监测系统设计
李刚丽 （丽水学院工学院）
信息技术
摘要：以 ＡＴ８９Ｃ５２ 单片机为微控制器，采用 ＳＨＴ１１ 单片温湿度 ＧＮＤ 端接入 １ 只 １００ｐｆ 的去耦电容，通过相应的软件设
传感器对环境温湿度数据进行采集、处理和 ＬＣＤ 显示器现场显示， 计，即可完成数据的采集与传输。温湿度检测模块硬件电
统可靠性最高、话机持有量最大的数字移动通信系统。本 这个数值，尤其是在短程连接上，很长的连接需要一个不
设计研究目的在于提高当前环境因素的控制水平、控制精 同的接口。双向 ＲＳ－２３２ 通信的 ３ 个基本信号如下：
度以及控制稳定性、实时性。主要研究环境中的温度、湿度
ＴＤ：将数据从 ＤＣＥ 传输到 ＤＣＥ，也被称作 ＴＸ 和 ＴＸＤ。
的数据采集与分析、监测与控制、数据处理、网络通讯、报
ＲＤ：将数据从 ＤＣＥ 传输到 ＤＴＥ，也被称作 ＲＸ 和 ＲＸＤ。
警等，并通过人机对话接口实现参数显示和在线参数修
ＳＧ：信号地，也被称作 ＧＮＤ 和 ＳＧＮＤ。
改；探讨研究先进控制方法来提高环境因素的控制水平，
实现集人 － 机一体的“人机智能系统”。
下位机
个反相放大器所构成的振荡器，ＸＴＡＬ１ 和 ＸＴＡＬ２ 分别为振 荡电路的输入端和输出端，时钟可由内部或外部产生。在本
系统整体结构如图 １ 所
设计中，使用了单片机的内部时钟，由石英晶体和电容组成
示。
温湿度检测
现场显示 的并联谐振回路，如图 ５ 所示。晶振频率选用１１．０５９２ＭＨｚ，
图 ２ 为智能温湿度
块。为了减小系统面积，降低系统功耗，选择 ＳＨＴ１１ 单片 断电后或者发生故障后都需要复位。单片机复位的条件是，
温湿度传感器实现温湿度的测量、低功耗 ＬＣＤ 显示模块、 必须使 ＲＳＴ ／Ｖ ｐｄ 或 ＲＳＴ 引脚加上持续两个机器周期的
采用 ＧＳＭ 移动通信模块作为通信接口。
Hale Waihona Puke 高电平。单片机的复位电路如图 ６ 所示。
ＳＨＴ１１ 初始化
有 Ｉ２Ｃ 总线的器件一样， 工作程序流程图如图 １２
启动 ＳＨＴ１１
所示。首先需要进行初始
温度请求？
化，用一组“启动传输”时 序，来完成数据传输的初
读取温度值
读取湿度值
始化。初始化后才能启动 ＳＨＴ１１，接下来就是进行 温湿度测量请求，发布一
返回
图 12 SHT11 工作流程图
组测量命令（‘０００００１０１’表示相对湿度 ＲＨ，‘００００００１１’
283
现温湿度超限，还要进行报 警及调用发送报警信息的 程序，完成报警和等待中断 处理。设计系统软件流程图 如图 １１ 所示。
2.2 ＳＨＴ１１ 工作程序 流程图 ＳＨＴ１１ 温湿度传
显示当前温湿度子程序
调用报警子程序
Ｙ 温度是否超限
Ｎ Ｙ
湿度是否超限 Ｎ
调用短信息 收发子程序
图 11 主程序流程图
开始
感器的工作过程与大多具
ＴＡ 和 时 钟 线 ＳＣＫ， 并 在
一端通过上拉电阻接到 ＋５Ｖ 电源，另一端分别接到微处
ＤＡＴＡ 端接入 １ 只 ４．７ｋ 的
理器的 Ｐ１ 口上，系统通过按键按下后 ８ 根信号线的高低
上拉电阻，同时在 ＶＤＤ 及 图 3 温湿度传感器模块原理图 电平，再由键盘扫描算法，得到各键的对应键值。
282
同时设置超限报警和通过 ＧＳＭ 移动通信模块以短信息的形式将温 路原理图如图 ３ 所示。
度数据和湿度数据发送到上位机，实现环境温湿度信息的实时检测
1.2 ＧＳＭ 通信模块 本设计中 ＧＳＭ 模块与微处理器
及远传的智能温湿度检测系统。
关键词：温湿度检测 ＡＴ８９Ｃ５２ ＧＳＭ 移动通信模块
的连接采用 ＲＳ－２３２ 串行通信接口方式，硬件原理图如图
1 系统硬件设计方案
下位机中的温湿度检测部分由微控制器模块、温湿度
检测模块、通信模块、人 机接口模块组成，主要完
上位机
成环境温湿度数据的采
集与处理、通过 ＧＳＭ 移
ＴＣ３５ 模块
图 4 串行通信模块原理图
动通信网络进行数据传
1.3 微控制器模块 ＡＴ８９Ｃ５２ 单片机芯片内部设有一
递、现场显示以及超限报 警。温室温湿度智能检测
1.5 电源模块 图 １０ 为电源电路原理，２２０Ｖ 的交流 电从插头经保险管送到变压器的初级线圈，并从次级线圈 感应出经约 ９Ｖ 的交流电压送到由 ４ 个二极管构成的整流 桥。Ｃ１、Ｃ２ 起到滤波作用，经 Ｃ１ 滤波后的直流电送到三 端稳压集成电路 ＬＭ３１７Ｔ 的 Ｖｉｎ 端（３ 脚）。ＬＭ３１７Ｔ 由 Ｖｉｎ 端给它提供工作电压以后，它便可以保持其 ＋Ｖｏｕｔ 端（２ 脚）比其 ＡＤＪ 端（１ 脚）的电压高 １．２５Ｖ。Ｄ５ 的作用是当有 意外情况使得 ＬＭ３１７Ｔ 的 ３ 脚电压比 ２ 脚电压还低的时 候防止从 Ｃ３ 上有电流倒灌入 ＬＭ３１７Ｔ 引起其损坏。
原理图如图 ７ 所示。ＬＣＤ 工作电压为 ５Ｖ，由 ＶＤＤ 供给。
相对简单，只需用微处理器
矩阵键盘模块：本设计使用 １６ 个按键，排成 ４＊４ 的
的 ２ 条通用 Ｉ／Ｏ 口线 Ｐ３．２、
阵列，键盘原理图如图 ８ 所示。每行和每列各有一根信号
Ｐ３．３ 分别作为数据线 ＤＡ－
线相连，当按下按键时，相应的行和列导通。行线和列线的
信息技术
个系统瘫痪的故障发生。
2.1 主程序流程 根据设计功能要求，首先需要进行系
统的初始化，包括内存空间的初始化、ＧＳＭ 模块初始化、
ＳＨＴ１１ 初始化、ＬＣＤ 初始
开始
化等，同时系统开启定时中
断和串行中断；在各个设备
初始化、开中断
的初始化完成且正常运行 Ｎ 联机成功？
后，单片机通过串口控制 ＧＳＭ 模块的联机通信；接
出版社，２００９．
图 10 电源电路原理图
2 系统软件设计方案 系统的软件主要采用模块化结构，温湿度的整个监测 过程及远程监控由主程序、短消息收发子程序、温湿度测
［２］岂兴明，唐杰，赵沛等．５１ 单片机编程基础与开发实例详解 ［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００８．
［３］蔡振江，马跃进．单片机原理及应用［Ｍ］．北京：电子工业出版 社，２０１１ 年．