无线远程温湿度控制系统

摘 要 无线温湿度控制系统采用TI公司的LM3S1138为主控制器，实现多路温湿度检测，无线温湿度数据传输和控制，LCD显示，声光报警等功能。该系统由温湿度测量模块DTH11，显示模块，无线传输模块组成，摆脱了有线安装麻烦，同时降低了故障率。无线传输模块是由远程蓝牙构成的，用远程蓝牙实现异地检测，使主机能够随时查看当天或最近几天温湿度情况。利用无线串口来实现网络控制，可任意设定从机。

【关键词】LM3S1138 DHT11 远程蓝牙

随着蔬菜大棚技术的持续发展，智能温控手段也在不断推陈出新，由原来的人工管理，到时下比较流行的基于单片机的多路温控方案，而今的无线温控制系统克服了布线的困难与局限性，以其架构改造方便，使用灵活，被大多数蔬菜/养殖大棚、仓库所认可，成为一种新型的温控手段。

鉴于目前发展现状，本文从功耗、成本投入、控制效果等方面综合比较提出了以LM3S1138作为主控机，51系列单片机作为从机，通过温湿度传感器DHT11实时监测温湿度变化，以远程无线蓝牙模块作为传输单元，实现多路无线温度监测系统控制方案。

1 方案描述

该系统包括温湿度测量模块，显示模块和无线传输模块。温湿度传感器把采集到的模拟信号通过A/D转化为数字信号，传送给LM3S1138，并在液晶上显示对应温度与湿度。通过无线传输模块实现远程温湿度监控和任意监控多个从机的功能。其系统总体框图如图1所示：

2 模块构建与选型

2.1 主、从控制器模块

考虑到51系列单片机控制能力强，技术相对娴熟，使用者较多，但内部资源较少，运算速度较低，功能单一，自身功耗较高，实现过程比较繁琐，更适合做从机。因此本系统采用ARM单片机--LM3S1138作为主控芯片。它具有64KB单周期Flash，34个中断源，两个同步串行端口，具有丰富的内部资源，且功耗较低，反应速度快，控制灵活，精确度高。适合高速数据处理与外设响应，能够更更好的对实时温度进行监控。

2.2 温湿度测量模块

温度和湿度监测模块采用了DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，具有可靠性高，稳定性强，响应快，成本低，抗干扰能力强等特点。单线制串行接口，系统集成方便，传输距离可达20米以上。连接方便，精确校准且成本较低，在实际应用中不需要外部任何元器件即可测量温度和相对湿度，传输范围广，满足该系统所需所有要求。

2.3 无线传输模块

市面上无线传输模块种类较多，从利用度上HC05，体积小，功耗低，收发灵敏，实用较多，但其传输距离只有10米，不利于远程监控。因此本方案中采用远程蓝牙模块nRF401，其传输距离可达1000米，具有性能优越，功耗低等特点。外围电路极少，收发天线合一，没有调试器件，使用方便。

3 主要电路与程序设计

3.1 温湿度测量模块电路设计

DHT11的供电电压为3-5.5v。传感器要等待1s以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何命令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nf的电容，用以去耦滤波。

3.2 程序设计

该系统通过温湿度传感器对当前室内温湿度状况进行测量，将数据送入LM3S1138中，通过A/D转化器将模拟量转化为数字量，在LCD液晶上显示对应温度和湿度。若掉电，则会存储当前信息，并用远程蓝牙实现异地检测，使主机能够随时查看当天或最近几天温湿度情况。利用无线串口来实现网络控制，可任意设定几号从机。当温湿度超出预设值时，声光报警。

4 方案测试与结果

4.1 测试方案

在实验室内，放上数盆盆栽，用温湿度测量仪与本系统同时测量同一时刻实验室内的温度和湿度，每隔15分钟测量一次，多次测量以减少误差。最后计算出温湿度的测量误差，得出实验结论。

4.2 测试结果

测量温湿度，测试数据如表4-1所示：

4.3 测试结果分析

经测试，该系统成功实现了对温湿度的测量和各测量数据的无线传输，各项数据均在误差范围之内。温度测量范围在0-50摄氏度，湿度测量范围在20-90%RH，无线传输距离可达1000米，测试精确度达到99%，基本达到设计要求。各个模块能够很好地连接在一起，具有较高的稳定性，抗干扰能力强，自主发挥效果良好，整体效果令人满意。

5 总结

该设计从理论和实际出发，针对我国在温室大棚人力资源的分配和温室大棚布线困难的问题，设计出无线温湿度控制系统。该系统是基于大棚蔬菜，仓库管理，生产制造过程中，要求环境密封性好，耐高温，耐潮湿，并且要求环境的温度和湿度基本恒定的理念，设计了一种能够远程无线监测和控制的双向温湿度控制系统。该系统不仅能够把环境的温湿度和工作状态等数据实时远程无线传输和显示，而且还可以远程设定任意从机。虽然设计中出现了很多问题，但通过整个团队从各个方面仔细分析，最终解决了所有难题，经过设计方案的修改，考虑了实际测量中可能发生的各种情况，还考虑到了产品的人性化，因此该系统适用于远程环境温湿度的监测和控制，有广泛的应用前景。

参考文献

[1]王龙.基于ARM微处理器的温室温湿度测控系统的研究[D].武汉：华中农业大学，2001.

[2]高宝泰.基于ARM的温室温湿度智能控制系统设计[D].银川：宁夏大学，2011.

[3]肖世曼.基于ARM的温湿度控制器的设计[D].杭州：浙江大学，2007.

[4]王彬.一种基于ARM的温室数据采集系统的设计[J].安徽：安徽农业大学，2011.

作者单位

青岛工学院 山东省青岛市 266300