嵌入式温湿度检测系统的设计

课程设计（报告）温湿度检测系统的设计

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年 5 月

摘要

随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式在各个领域得到了广泛的应用。粮食是人类生存的必需品，温度是保存好粮食的先决条件，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。粮库一般较大，测量点会很多。粮仓温湿度测量方法以及相应的智能控制一直是粮食保存的一个重要问题。

本毕业设计是应用嵌入式系统设计的温湿度检测系统，由要由温度、湿度采集、主控单元、TFTLCD屏显示、ADC六部分组成。

本设计是以STM32Fl03ZET6微控制器单片机为控制中心，而温湿度传感器我采用的是CHTM-02/N 温湿度传感器模块，它性价比比较高。

另外该系统除了能显示温湿度以外，还能设置温湿度报警阀值。

关键词：STM32；CHTM-02/N 温湿度传感器；温湿度报警阀

由古至今，粮仓粮食的存储是否得当对国家的经济能否正常合理的运行有很大的影响。但是在以前的经济和科技水平有限，所以我国粮食的存储的环境很差，管理落后。粮库管理的重点之一就是要合理布置测温点，经常检查温度变化，以便及时发现粮食的发热点，减少粮食的损失。然而，粮堆的热传递又是那样的缓慢，使人感知极差，需要管理人员经常进入闷热、呛人的仓房内观察温、湿度，不断进行翻仓、通风，这种繁重的体力劳动，不仅对人体有极大地伤害，而且不科学、不及时。所以，粮食虫蛀、霉变的情况时有发生。

1.设计目标

1.1基本功能

1.检测温度、湿度

2.显示温度、湿度

3.过限报警

1.2主要技术参数

1.温度检测的范围： -30℃±55℃

3.湿度检测的范围： 20%-90%RH

4.检测精度： 5%RH

5.显示方式：温度：四位显示湿度：液晶显示;

报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警

2 设计方案

温湿度监测系统要满足以下条件：温湿度监测系统能完成数据采集和处理、显示、串行通信、输出控制信号等多种功能。

传感器是实现测量首要环节，是监测系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。

2.1 系统的总体框图

系统的总体设计框图如图3-1所示。

图1 系统总体框图

2.2硬件设计。

2.2.1 STM32Fl03ZET6微控制器

其特点包括：

（1）接口丰富。板子提供十来种标准接口，可以方便的进行各种外设的实验和开发。

（2）设计灵活。板上很多资源都可以灵活配置，以满足不同条件下的使用。我们引出了除晶振占用的 I/O 口外的所有 I/O 口，可以极大的方便大家扩展及使用。另外板载一键下载功能，可避免频繁设置B0、B1 的麻烦，仅通过 1 根 USB 线即可实现 STM32 的开发。

（3） 资 源 充 足。 外 扩1M 字 节 SRAM 和 8M 字 节FLASH ，满足大内存需求和大数据存储。板载 MP3 和 FM 收发芯片，娱乐学习两不误。板载 3D 加速度传感器和各种接口芯片，满足各种应用需求。

（4）人性化设计。各个接口都有丝印标注，使用起来一目了然；接口位置设计安排合理，方便顺手。资源搭配合理，物尽其用。

2.2.2温湿度传感器电路设计

CHTM-02/N 温湿度传感器模块包含四个引脚，分别是+5V（电压5V）、GND（地）、H（湿度输出）和T（温度输出）。供电为5V±5%，耗电电流为5mA max.(2mAavg.)，工作范围为温度0~60℃、湿度10%-95%RH。湿度变送范围为0~100%RH，湿度准确度为±5%RH（在25 ℃，输入电压=5V），一致性为±3%RH/ 每批，温度系数为0.4%RH/℃( 输入电压=5V，30~80%RH 温度范围10~40℃( 基准点25℃)，并且通过常规冲击试验，振动试验，冷热试验，高湿试验，温度循环等可靠性测试，能比较准确地测量出当前温湿度。CHTM-02/N 温湿度传感器模块与STM32Fl03ZET6 的对应引脚相连，采用ADC1 的通道0 和通道1，并进行连接。

2.2.3ADC转换系统

ADC的作用是把温湿度采集的数据进行转换，传送入中央控制单元中，是重要的部分。

ADC芯片接口说明：

GND 芯片参考0 电位（地）。

DI 数据信号输入，选择通道控制。

DO 数据信号输出，转换数据输出。

CLK 芯片时钟输入。

VCC/REF 输入及参考电压输入（复用）。

CS 片选使能，低电平芯片使能。

CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。

CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用

2.2.4报警系统

检测器测到湿度变化，当湿度超过70%的时候，开启蜂鸣器报警，并控制LED灯发出红光，进行报警。

2.3软件设计。

2.3.1 系统软件设计

系统软件设计主要分为 4 个任务来完成，分别为：各部分初始化、获取温湿度数据、处理数据并显示以及报警提示。初始化主要是对各个部分进行配置、函数初始化、波特率设置等；获取温湿度数据主要是CHTM-02/N 温湿度传感器，利用ADC 转换，得到相应的温度、湿度值；处理数据并显示主要是控制器通过相关计算公式及转换将数据进行实时处理，在液晶上进行显示，并可通过串口将数据发送给上位机；报警提示则主要是当湿度值大于70%RH 时，蜂鸣器报警，LED 闪烁，液晶显示提示，提醒系统采取相关措施。

2 .3.2CHTM-02/N温湿度传感器设计

CHTM-02/N 温湿度传感器主要利用ADC转换，得到相应的温度、湿度值。

2.3.3 数据处理及显示程序设计

STM32Fl03ZET6 通过相关计算公式及转换将数据进行实时处理，在TFTLCD 上进行显示，并通过串口将数据发送给上位机。具体程序如下：while(1)