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摘要：
随着社会经济的发展，电子技术也迅速朝着轻量化和便携化发展，无线通信技术也在这样的背景下得到了飞速发展。温湿度检测应用的领域越来越多，本设计制作的是一款基于单片机的温湿度控制系统，传统的温湿度计测量精度差、显示不直观、不能精确设定测量范围。与传统温湿度计相比，该湿度控制系统具有读数方便、测温范围广、测温准确、价格低廉且可以测量温湿度等诸多优点，符合目前电子仪器的发展趋势。
关键词：
温湿度；单片机；无线通信；控制系统
1.研究目的及意义
近年来，随着电子技术的迅速发展，温湿度控制在国内各行各业的应用也越来越广泛，但我国国内生产的各种温湿度控制系统成本普遍较高，技术精度和国外相比仍有较大距离。科技的进步也带动无线通信技术的迅速发展，各种无线通信产品渗入到人们的生活中，民用主要用于手机，各种遥控电器，军用用于卫星，军工产品。单片机具有体积小，操作简单，可操作性强等功能，越来越多地应用于电子产品中，本文设计无线数显温湿度控制系统就是以单片机为控制核心进行开发的。无线数显温湿度控制系统以单片机为控制中心，采用无线通信模块设计无线通信系统，系统利用LCD1602显示屏进行数据显示，显示直观，通过DHT11温湿度传感器进行温湿度的采集，利用nRF.24L01射频无线通信技术实现各温湿度传感器与主控芯片之间的通信。通过RC522为非接触式IC卡读写器和FRID的射频识别技术综合实现温湿度控制功能。
2.温湿度检测系统主要功能
无线数显温湿度控制系统主要是为了对空气中温湿度进行检测，通过无线通信模块进行数据的无线传输。系统上电初始化，首先利用LCD1602显示屏对环境温度实时显示，同时温湿度传感器DHT11也随之开始检测环境温湿度。当实时温度超过预设值时，4个LED灯分别代表温湿度、温湿度上下限值，4个灯就会相应点亮，同时蜂鸣器发出报警。这时，可以通过按键来设置初始值。
3.主控器件
无线数显温湿度控制系统以STC89C51单片机为主控制器，利用LCD1602显示屏进行温湿度的显示，利用RC522非接触式IC卡读写器，FRID的射频识别技术综合实现系统温湿度监测功能。使用模块化程序编写C语言作为STC单片机开发的首选编程语言。系统框图如图1所示。
3.1声音报警电路的设计
蜂鸣器的正极接电源正极，根据单片机的电流特性，不足以直接驱动蜂鸣器。有三极管的输出特性，利用晶体管的饱和和截止特性构成开关电路。P20为高电平时基极与集电极之间反向偏置，不导通；当P20为低电平时，基极与集电极之间正向偏置，导通。电路工作，蜂鸣器工作，单片机只需要吸收娇小的输入电流。下面介绍下三极管的饱和情况：因受到电阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压），集电极电流不能无限增加下去。三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。电阻就是用来提供这个电流的，所以它被叫作基极偏置电阻，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。
4.nRF24.L01原理图（图2）
nRF24.L01的工作电压在1.9V~3.6V之间，对于电源引脚端以及接地引脚端它们是不能和5V的单片机IO口直接相连接的，其他的引脚都可以。通过单片机上普通的IO口就可以实现功能的传递。无线数显温湿度控制系统设计王 玉岳雅琪孙 悦（黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319）
5.电源原理图（图3）
该系统主要采用5V电源来供电，电源回路中，有电阻、电容来保护各个元器件避免因电流过大而烧坏电路板。采用5V的USB供电，本系统如需移动测量时，可采用移动电源进行供电，但系统的可靠性和稳定性有待提高。
6.系统软件设计
6.1主机工作流程
主机工作流程为当电源开始供电时，按下开关，该程序开始工作，传感器模块开始检测周围的温湿度、通过nRF24.L01传输到接收端。系统开始工作、通过无线传输模块nRF24.L01开始接受数据、通过LCD1602显示出来、是否超过上下限；若超过阈值，则报警同时指示灯亮，若不超过阈值，不报警同时指示灯灭，则工作结束。
6.2从机流程图
从机的功能实现主要步骤有：系统开始工作、通过无线传输模块nRF24.L01开始接受数据、通过LCD1602显示出来、是否超过上下限；若超过阈值，则报警同时指示灯亮，若不超过阈值，不报警同时指示灯灭、从机的工作结束。
7.结论
伴随着无线通信技术的发展，无线通信技术已经成熟，现有能力进行对中短距离无线通信技术的研究。设计基于STC89C51单片机作为控制核心，nRF24.L01射频收发器作为通信模块，实现了主机控制模块针对DHT11进行数据采集，控制器控制射频收发器发送数据；从机控制模块射频收发器数据接收、液晶显示、设置接收温湿度数据的上下阀值。超出上限值或低于下限值，发出警报；友好的人机界面。
参考文献
[1]杜静.扩散炉自动恒温控制系统[D].博硕论文库，2007.
[2]张叶笛，赵宇鑫，姜树杰.基于单片机无线数显温湿度计的设计[J].中国新通信，2016（21）：60.
[3]卢婷.无线温湿度检测设计[J].山东工业技术，2014（21）：25-28.
作者:王玉 岳雅琪 孙悦 单位:黑龙江八一农垦大学
