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基于NB-IoT的环境温湿度监测系统设计随着物联网技术的发展，环境温湿度监测已经成为了各个领域的一个重要的问题。
尤其是在工业生产、农业种植、医疗卫生等各个领域，环境温湿度监测都具有重要的作用。
传统的环境温湿度监测方法需要大量的人力物力，效率低下。
因此，基于NB-IoT的环境温湿度监测系统在市场上推出，得到了广大用户的青睐。
一、系统硬件设计1. 传感器传感器是环境温湿度监测系统的核心组件。
传感器通过检测周围的环境变化，将检测到的温度和湿度数据转换为数字信号，传输给主控板。
整个系统中，传感器负责数据的采集和处理。
在本系统设计中，使用的是DHT11温湿度传感器。
DHT11温湿度传感器是一种数字式温湿度传感器，能够精确测量周围环境的温度和湿度。
DHT11温湿度传感器的主要技术指标如下：温度测量范围：0~50℃;误差范围：温度±2℃，湿度±5%RH;工作电压：DC 3.3V~5V;2.主控板主控板是基于NB-IoT的环境温湿度监测系统的主要组成部分之一。
主控板负责接收传感器发送的数字信号，并将数字信号通过NB-IoT网络传输到远程设备。
主控板还具有一些其他的功能，例如时钟、存储等。
在本系统设计中，主控板采用STM32F103ZET6单片机。
STM32F103ZET6是基于ARM Cortex-M3内核的单片机，具有高性能、低功耗、高集成度等优点。
这款单片机采用了TQFP144封装，具有64KB的FLASH和512KB的SRAM，可满足整个系统的需求。
系统软件设计主要包括传感器数据采集、数据处理和数据传输三个部分。
传感器数据采集模块是基于NB-IoT的环境温湿度监测系统的核心部分之一。
该模块用于传感器数据的采集和处理。
具体实现方法如下：先使用GPIO口初始化DHT11传感器，然后等待至少1秒钟；向传感器发送信号，等待传感器返回数据；解析返回的数据，计算出温度和湿度值；将计算所得的温湿度值存储到变量内，以便后续处理。
基于单片机的温湿度监测系统设计基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言随着工业自动化和物联网技术的快速发展，对环境参数的监测变得越来越重要。
特别是在工业生产过程中，保持环境条件的稳定对于产品质量和生产效率具有重大影响。
为了实现这一目标，本文将介绍如何基于单片机设计一种温湿度监测系统。
二、相关技术在这个系统中，我们将使用单片机作为主控制器，负责采集和处理环境中的温度和湿度数据。
单片机是一种集成度高、价格低廉的微控制器，广泛应用于各种嵌入式系统中。
传感器则负责采集环境中的温湿度数据，并将数据传输给单片机。
我们将选择具有数字输出功能的温湿度传感器，以确保数据传输的稳定性和准确性。
此外，单片机通过液晶显示屏实时显示采集到的温湿度数据，用户可以通过按键对系统进行设置和校准。
单片机的编程语言通常为C语言，程序编写的好坏将直接影响系统的性能和稳定性。
三、系统设计1、硬件选择：选择具有I2C接口的温湿度传感器，如DHT11或SHT11，它们可以同时采集温度和湿度数据，且精度较高。
选择一个适用于单片机的液晶显示屏，如1602或2004，用于实时显示数据。
2、软件设计：根据系统的需求，编写单片机程序。
程序应包括数据采集、数据处理、数据显示和按键处理等功能。
在编写程序时，需要注意代码的优化，以提高系统的响应速度和稳定性。
3、程序编写：使用C语言编写单片机程序，实现上述功能。
程序应具有良好的可读性和可维护性，同时考虑代码优化，以提高系统的性能。
四、系统优化为了提高系统的性能和稳定性，可以进行以下优化：1、减小系统功耗：选择低功耗的单片机和传感器，优化程序，降低系统的待机功耗。
2、提高系统稳定性：在程序中加入自检功能，确保系统在异常情况下能自动复位，提高系统的稳定性。
3、优化数据传输速度：根据实际需要，调整数据传输速度，以提高系统的响应速度。
五、结果分析为了评估系统的性能，我们将对设计的温湿度监测系统进行实验验证。
比较实验结果与预期目标之间的差异，分析系统的优缺点，并根据实际情况进行优化。
基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言在现代生活和工业生产中，对环境温湿度的准确监测具有重要意义。
温湿度的变化可能会影响到产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。
因此，设计一个高效、准确且可靠的温湿度监测系统至关重要。
本设计基于单片机，旨在实现对环境温湿度的实时监测和数据处理。
二、系统总体设计方案（一）系统功能需求本系统需要实现以下功能：1、实时采集环境温湿度数据。
2、对采集到的数据进行处理和分析。
3、将温湿度数据显示在液晶显示屏上。
4、具备数据存储功能，以便后续查询和分析。
5、当温湿度超出设定范围时，能够发出报警信号。
（二）系统总体架构本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。
传感器模块负责采集温湿度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机对接收的数据进行处理和分析，然后将结果发送给显示模块进行显示，同时将数据存储到存储模块中。
当温湿度超出设定范围时，单片机控制报警模块发出报警信号。
三、硬件设计（一）传感器选择选用 DHT11 数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
具有体积小、功耗低、响应速度快、性价比高等优点，能够满足本系统的设计要求。
（二）单片机控制模块选择 STC89C52 单片机作为控制核心。
它具有丰富的 I/O 口资源、较高的处理速度和稳定性，能够有效地处理和控制整个系统的运行。
（三）显示模块采用液晶显示屏 1602，它能够清晰地显示温湿度数据和相关信息。
（四）存储模块选用 EEPROM 芯片 AT24C02 作为存储模块，用于存储温湿度数据，方便后续查询和分析。
（五）报警模块使用蜂鸣器作为报警装置，当温湿度超出设定范围时，单片机控制蜂鸣器发出报警声音。
四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后，系统进入循环，不断读取传感器采集到的温湿度数据，并进行处理和分析。
封面作者：PanHongliang仅供个人学习一、课程设计的目的及意义本设计是测控仪器与系统课程综合训练，同学们可以通过理论学习，课题选择，资料查询，软件查阅，软、硬件设计，系统调试等环节，巩固和提高所学的知识和应用水平，进一步学习和领会测控应用系统的开发方式和技巧，提高学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的实际动手能力。
学会提出问题，观察和分析问题，得到最终的科学的方法。
培养团队合作精神，严谨的工作作风，务实的工作态度。
为今后的毕业设计，及从事测控系统的设计与维护奠定坚实的基础。
二、设计内容采用将温度和湿度一起测量，即用一个温湿度传感器SHT11实现。
温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集合到一个芯片上，该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该信号首先进入微弱信号放大器进行信号放大，然后进入一个14位的A/D转换器，最后经过二线串行数字接口输出数字信号，采用数码管显示所测温度和湿度。
三、系统总体设计1、主要功能要求○1温度和湿度传感器均选用模拟类型，并完成其信号放大和传递电路的设计；○2AD转换采用8位并行的AD89C51；○3显示器件选择LED液晶显示；○4温度值和湿度值间隔轮流显示；○5单片机系统采用51单片机系统；○6完成硬件电路的设计和制作；○7完成软件程序的设计；○8完成整个系统的设计、调试和制作；2、整机设计框图及整机概述系统整机框图：图1整机概述转硬件设计4.1单片机采用Programmable俗称单片机。
造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，A TMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
基于云平台的物联网温湿度监控系统随着物联网技术的不断发展，物联网应用场景越来越广泛，物联网温湿度监控系统应运而生。
本文将介绍基于云平台的物联网温湿度监控系统的设计。
一、系统总体架构物联网温湿度监控系统的总体架构包括传感器、通信模块、云平台和应用客户端四个部分。
其中传感器感知环境温湿度，通过通信模块将数据上传至云平台，云平台将数据处理后保存到数据库中，并提供数据查询和设备监控等功能。
应用客户端可以通过云平台访问到温湿度数据和设备信息，并实现报警、远程控制等功能。
二、系统硬件设计系统硬件设计主要包括传感器、通信模块和控制板三个部分。
1. 传感器部分传感器部分主要采用DHT11温湿度传感器，通过数字信号输出温湿度数据。
在设计时需要考虑传感器的布局位置和接线。
2. 通信模块部分通信模块部分主要采用ESP8266 Wi-Fi模块，实现与云平台的通信。
在设计时需要考虑通信模块的布局位置和接线。
3. 控制板部分控制板部分主要包括微控制器、电源和连接器等。
本设计采用STM32F103C8T6单片机，提供数十个外设接口，适用于各种应用场景。
电源可采用开关电源或稳压电源，连接器选择常用的USB、RJ45等。
传感器驱动主要包括数据读取和处理。
采用STM32的TIM和GPIO实现对DHT11的数据读取，再通过移位运算和校验码判断温湿度是否有效。
通信模块驱动主要包括Wi-Fi连接和数据传输。
采用ESP8266的AT指令实现Wi-Fi连接和数据传输，并通过串口和STM32进行通信。
3. 云平台数据传输部分云平台数据传输部分主要包括数据上传和下载。
上传数据采用HTTP POST方式发送JSON数据，下载数据采用HTTP GET方式获取JSON数据。
四、系统功能实现系统功能实现主要包括数据上传、数据存储、数据查询、设备监控、报警等。
1. 数据上传数据上传主要是将传感器采集的温湿度数据上传至云平台。
上传数据需要进行格式转换和数据处理，再通过HTTP POST发送到云平台。
基于单片机的室内温湿度检测系统的设计
一、系统简介
本系统基于单片机，能够实时检测室内的温度和湿度，显示在
液晶屏幕上，并可通过串口输出到PC端进行进一步数据处理和存储。
该系统适用于家庭、办公室和实验室等场所的温湿度检测。
二、硬件设计
系统采用了DHT11数字温湿度传感器来实时检测室内温度和湿度，采用STC89C52单片机作为控制器，通过LCD1602液晶屏幕显示
温湿度信息，并通过串口与PC进行数据通信。
三、软件设计
1、采集数据
系统通过DHT11数字温湿度传感器采集室内的温度和湿度数据，通过单片机IO口与DHT11传感器进行通信。
采集到的数据通过计算
得到实际温湿度值，并通过串口发送给PC端进行进一步处理。
2、显示数据
系统将采集到的室内温湿度数据通过LCD1602液晶屏幕进行显示，可以实时观察室内温湿度值。
3、通信数据
系统可以通过串口与PC进行数据通信，将数据发送到PC端进
行存储和进一步数据处理。
四、系统优化
为了提高系统的稳定性和精度，需要进行优化，包括以下几点：
1、添加温湿度校准功能，校准传感器的测量误差。
2、添加系统自检功能，确保系统正常工作。
3、系统可以添加温湿度报警功能，当温湿度超过设定阈值时，系统会自动发送报警信息给PC端。
以上是基于单片机的室内温湿度检测系统的设计。
《专业实训课程设计》课程设计题目:基于以太网的远程温湿度采集控制系统目录一、设计目的 (2)二、设计内容 (2)三、环境搭建 (3)四、实验步骤 (3)（一）．总体步骤 (3)（二）．技术详解 (5)1、TCP通信 (5)2、DHCP地址获取 (8)3、HTTP网页链接 (10)4、NTP时间获取 (12)五、开发板代码 (12)六、实验现象演示 (22)一、设计目的利用WIZnet的W5500网络芯片通过以太网实时监控远程某个位置的温度和湿度，以及设计警报实现亮灯。
二、设计内容1)读取DHT11温度并通过串口打印。
2)浏览器显示设计网页模板。
3)网页实时显示温度。
4)网页按钮控制LED灯。
三、环境搭建硬件：WIZnet W5500开发板、网线、数据线、数字温湿度传感器DHT11软件：hercules_3-2-4、Keil uVision5、Flash Loader Demo，Wireshark抓包工具四、实验步骤（一）．总体步骤1.首先要使W5500开发板能够连接以太网，就必须要有IP地址，编写dhcp.c程序，使W5500能够通过dhcp服务器自动获取IP地址；程序中包括dhcp客户端初始化函数init_dhcp_client(); 和dhcp测试函数do_dhcp()；2. 连接温湿度传感器到开发板，添加温湿度感应程序，dht11.c和dht11.h,3. 在主函数中包含该程序头文件#include “dht11. h”定义数组uint8 temp_rh[2]，temp_rh[0]用来保存湿度数据，temp_rh[1]用来保存温度数据uint8 temp_rh[2] = {0, 0};4. 主函数中调用温湿度感应程序，并将温湿度数据通过开发板串口打印输出：DHT11_GetValue(temp_rh);printf("hum:%d,",temp_rh[0]);printf("temp:%d\r\n",temp_rh[1]);5. 将温湿度数据在网页中实时显示在httputil.c 使用sprintf()把格式化的数据写入buf字符串中sprintf(buf,"settingsCallback({\"temp1\":\"%d\",\\"temp2\":\"%d\",\});",temp_rh[0],temp_rh[1]);6.在webpage内添加两个新的lable，一个是温度，一个湿度“<p><label for=“temp1”>湿度：</label><input type=“text”id=“temp1”name=“temp1”size=“5”/></p>“<p><label for=“temp2”>温度：</label><input type=“text”id=“temp2”name=“temp”size=“5”/></p>再在lable中赋值，一个是湿度temp1, 一个是温度temp2"<script>"\"function $(id) { return document.getElementById(id); };"\"function settingsCallback(o) {"\"if ($('temp1')) $('temp1').value = o.temp1;"\"if ($('temp2')) $('temp2').value = o.temp2;"\"};"\"</script>"\同时设置页面每隔10秒刷新一次“<meta http-equiv= ‘refresh’ content=’10’ >”\7. 调用http程序do_http(SOCK_HTTP);（二）．技术详解1、TCP通信TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
基于SHT11温湿度远程监控系统设计秦迎春1，秦瑞2（1.广东白云学院电气与信息工程学院，广东广州510450；2.新泽西理工美国新泽西州纽瓦克07103）摘要：采用数字温湿度传感器SHT11作为测量元件，结合单片机和GSM 实现远程监控系统，该系统包括温湿度数据采集终端软硬件设计以及监控系统通信端软件的具体实现，与传统装置相比，具有结构简单、测量精度高。
关键词：数字温湿度传感器SHT11；GSM ；远程监控；单片机中图分类号：TP212.11文献标识码：A文章编号：1674－6236（2012）23-0075-03A design of remote temperature &humidity monitoring system based on SHT11QIN Ying -chun 1，QIN Rui 2（1.Schoolof Computer Science and Electrical &Information Engineering ，Guangdong Baiyun University ，Guangzhou510450，China ；2.New Jersey Institute of Technology ，Newark ，NJ 07103，America ）Abstract:A measurement and remote monitoring system for the temperature and humidity based on digital temperature and humidity sensor SHT11，MCU and GSM is achieved.The system includes the design of terminal system of temperature and humidity data hardware and the practice of terminal communication pared with the traditional temperature and humidity control devices ，this system has the characters of simpler structure ，higher precision.Key words:digital temperature &humidity sensor SHT11；GSM ；remote monitoring ；MCU收稿日期：2012-07-19稿件编号：201207114作者简介：秦迎春（1962—），女，重庆人，副教授。
研究方向：通信、计算机的应用。
温湿度控制在日常生活和工农业生产中的运用非常广泛，本系统采用SHT11温湿度复合传感器是瑞士Sensirion 公司推出的一款含有已校准数字信号输出，其外形尺寸仅为7.65×5.08×23.5mm ，体积与火柴头相近，SHT11采用串行接口，它的分辨率可以根据对现场的采集速率而进行调整，一般情况下默认的测量分辨率分别为14bit （温度）、12bit （湿度），如果在高速采集中就可分别降至12bit 和8bit ，对温度的量程范围：-40～123.8℃，湿度的量程范围：0～100%RH ，采用该芯片使本系统构成更趋于简单化同时本系统还使用单片机控制TC35（廉价的GSM 模块）发送、接收GSM 短信实现温湿度的远程监控。
1控制原理本系统主要由控制器、测量、通信、显示、键盘5部分组成，单片机控制芯片内部定时器每隔一定的时间对温湿度进行一次采样，产生一次中断并对采样的温湿度值进行计算，然后系统利用单片机串口与GSM 模块以通用异步收发器形式通信，完成温湿度值通过手机短消息的方式，发送到集中监控中心或工作人员的手机终端，从而实现了远程监控温湿度的变化，其系统总体结构如图1所示。
1.1控制模块采用AT89C2051单片机单片机控制模块是本系统的核心，通过外围电路对温湿度采集和向GSM 模块写入相关程序，控制部分要实现能够控制GSM 模块短消息的接收和发送、接收温湿度值并进行计算、设置相关的工作模式等各项参数的功能。
AT89C2051是ATMEL 公司生产的廉价高性能8位单片机，采用80C31内核指令系统，与MCS －51完全兼容，内含2k 字节的Flash 可作为用户程序存贮器和128bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），采用20引脚封装，缩小了体积，并内含2个程序加密位，可防止程序的非法读出，安全性能好。
它的低电压、高性能CMOS 的8位机与MCS —51指令和输出脚兼容，可以构成一个最小的测量系统。
但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O ）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O 口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口，一个模拟比较放大器，同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM 、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。
省电模式中，片内RAM 将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。
1.2采用SHT11完成温度、湿度测量SHT11温湿传感器[1]包括一个电容式聚合体测湿元件和电子设计工程Electronic Design Engineering第20卷Vol.20第23期No.232012年12月Dec.2012图1系统总体结构图Fig.1Structure diagram of the power control unit test system《电子设计工程》2012年第23期一个用能隙材料制成的测温元件，它操作比较简单，只需用一组“启动传输”时序，就能实现传感器数据传输的初始化，同时，在测量和通信结束后，SHT11会自动转入休眠模式，这大大的减少了功耗，SHT11的主要特点是：1）将温湿度传感器、信号放大调理、A ／D 转换、I 2C 总线接口全部集成于一芯片（CMOSensTM 技术）；2）可给出全校准相对湿度及温度值输出；3）带有工业标准的I 2C 总线数字输出接口；4）具有露点值计算输出功能；5）具有卓越的长期稳定性；6）湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位，并可编程为12位和8位；7）小体积（7.65×5.08×23.5mm ），可表面贴装；8）具有可靠的CRC 数据传输校验功能；9）片内装载的校准系数可保证100％互换性；10）电源电压范围为2.4～5.5V ；11）电流消耗，测量时为550μA ，平均为28μA ，休眠时为3μA 。
SHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来自外界的影响。
由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，既提高了传感器的性能，又降低了成本、减少了体积，同时也非常便于和单片机连接，因而测量精度较高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差，SHT11内部结构如图2所示[2]。
SHT11引脚说明：VDD －电源引脚其工作电压是2.4～5.5V ，DATA —串行数据引脚；SCK —串行时钟输入，GND －接地端。
SHT11测量过程[3]包括启动传输、发送测量命令、等待测量完成和读取测量数据。
1.3GSM 模块采用TC35TC35[4]是Siemens 公司推出的无线通信GSM 模块自带RS232通讯接口，可以方便地与PC 机、单片机连机通讯。
TC35模块的工作电压为3.3~5.5V ，可以工作在900MHz 和1800MHz 两个频段，所在频段功耗分别为2W （900MHz ）和1W （1800MHz ）。
模块有丰富的AT 命令集接口，支持文本和PDU 模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k ，4.8k ，9.6k 的非透明模式。
TC35模块主要由GSM 基带处理器、GSM 射频模块、供电模块、闪存、ZIF 连接器、天线接口6部分组成。
作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM 终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。
TC35模块有40个引脚[5]，通过ZIF 连接器引出。
这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM 卡、音频接口和控制。
IGT 端是TC35模块的启动端，系统加电后为使TC35进入工作状态，必须给IGT 加一个大于100ms 的低脉冲，电平下降持续时间不能超过100ms ，启动后IGT 应保持高电平（3.3V ）。
同时还要考虑TC35作为数据通信设备来连接，它的RXD0引脚与单片机的RXD 引脚连接，它的TXD0与单片机的TXD 引脚连接才能进行数据交换，此外，单片机的串口是TTL 电平，而TC35是采用CMOS 电平，应接电平转换器件MAX232，实现电平转换及串口通信功能，系统硬件主要连接如图3所示[6]。
使用TC35收发短信息，采用用户识别模块SIM ，用户必须准备一张已开通短信息服务SIM 卡，SIM 卡上包含了所有的用户信息。
个人识别码PIN 可以防止SIN 卡未经授权而使用，每当移动用户开机时，GSM 系统先要自动鉴别用户的合法性，只有在系统认可之后，才为该移动用户提供服务。
TC35使用外接SIM 卡座，SIM 卡座上有6个引脚分别接到T35的模块SIM 的CCVCC 、CCRST 、CCCLK 、CCGND 、CCIO ，ZIF 连接座的CCIN 引脚用来检测SIM 卡是否插好，如果连接正确，则CCIN 引脚输出高电平，否则为低电平。
TC35I 模块的通讯全部采用AT+XXX 指令完成，可以用AT 指令切换操作模式，可以使它处于数据、语音传输、短消息服务和传真。
单片机可以通过正确的AT 指令对TC35模块进行初始化，例如单片机向TC35发送AT 回车后，检测TC35的返回值：若是“OK ”则连接正确，若是“ERROR ”则是连接错误。
然后才能进行短消息的接收和发送。
本模块采用PDU 支持中文模式，所以本系统使用PDU 模式进行短消息的接收和发送[6]。
2系统软件设计系统的软件主要采用模块结构，温湿度的整个测控过程及远程监控由主程序、短消息收发的子程序、温湿度测量子程序、定时中断子程序、显示子程序等完成。
各功能模块只有一个入口和出口，各模块间相对独立，避免某功能模块出现异常而导致整个系统瘫痪的故障发生。
