基于STM32的温湿度监控系统设计

王江红　胡湘娟　阳泳

摘 要：温湿度的监测对于当前控制室内环境，改善室内环境起着重要的作用，为了提高室内用户的舒适度，一般都会对室内的温湿度进行监控，通过监测温湿度的变化情况来确定下一步的动作，例如在温室中严格监控室内温度，使得温室内的植物能到最合适的生存环境。文章就基于STM32的温湿度监控系统设计问题进行了全面分析，通过其有效提高温度的时效性管理意义重大。

关键词：STM32；温湿度；ucosII系统；监控系统设计

此次的基于STM32的温湿度监控系统设计主要是32位的单片机为主控芯片，DHT11为温湿度监测装置，搭载的是ucosII操作系统，显示设备为主控ITL9438的彩屏，通过DHT11采集的信息对经过单片机的内部程序的处理，将其以数字的形式显示在彩屏上，并且同时根据单片机内部的温度设定值进行相应的动作，实现的室内温湿度的智能控制。

1 温湿度监控系统设计

1.1 温湿度监控系统硬件设计

系统主控芯片为STM32F103ZET6，除了必须的STM32单片机正常的驱动的电路之外，彩屏为使用的是已经做成模块的ITL9438彩屏，而采集模块则是使用的DHT11，如图所示为使用的DHT11的引脚图，可得知只要通过采集Dout引脚的输出的电平变化，查看数据手册，根据DHT11的时序图写出相应的驱动程序，驱动DHT11温湿度传感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕厂家写好的程序，移植到STM32上既可，而通过将Dout引脚上的高低电平变化，进行相应的数据处理可以将温湿度数据已数字的形式显现在彩屏上，通过内部的程序根据比较当前的温湿度值与设定的参数值进行比较，使得进行下一步的温湿度调节动作，通过向外部电路发送信号，例如温度高了，打开排风机降低室内的温度等措施优先对温度的控制，这与空调的原理类似，但是系统比空调电路简捷的多。

DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。DHT11的数据格式为：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。其中校验和数据为前四个字节相加，传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据（湿度、温度、整数、小数）之间应该分开处理。

1.2 温湿度监控系统软件设计

此次的温湿度监控系统软件设计主要实在keil4中完成，操作系统为UCOSII，将UCOSII系统移植到当前单片机上，并且建立相应的任务堆栈，通过调用任务堆栈的形式实现系统运行，将DHT11的Dout引脚与PG11连接，PG11引脚设置的为输入模式，用于采集Dout引脚的电平变化。开机的时候先检测是否有DHT11存在，如果没有，则提示错误。只有在检测到DHT11之后才开始读取温湿度值，并显示在LCD上，如果发现了DHT11，则程序每隔100ms左右读取一次数据，并把温湿度显示在LCD上。同时会使用一个LED来指示程序运行状况。

温湿度监控系统的软件设计主要分为的LED驱动程序、LCD驱动程序、DHT11驱动程序以及STM32单片机的启动文件等几个部分，其中LCD驱动程序主要是有屏幕生产厂家提供，并不需要自己編写，直接移植厂家提供的LCD驱动程序即可，而设计者主要是编写的LED驱动和DHT11的驱动。DHT11并不需要使用IIC接口或者是SPI接口，所以直接配置两个I/O引脚，通过DHT11的读写时序编写相应的驱动程序即可，如图1中的'1'时序和'0'时序图。

通过图1中时序图，我们可以编写出DHT11相应的读函数与写函数，再通过数据发送流程时序便可以写出DHT11的驱动程序。将上述几个主要的驱动程序编写好之后，编写相应的DHT11数据处理函数，通过函数参数返回值将实际的数据显示在LCD屏幕上。屏幕上显示的参数在主函数中的出现编写即可。

2 温湿度监控系统的运行情况

单片机所使用电源为3.3V，供电电压不得超过3.3V，否则将会烧掉STM32单片机芯片，上电系统便开始启动，设计一个LED指示灯来显示程序的运行状况，而系统检测DHT11是否存在，存在便会将采集的温湿度数据显示在彩屏上，不存在则会提示没有DHT11，温度为30℃，湿度为33%，每100ms刷新一次，动态显示数据变化，如果DHT11出现问题，将会显示没有设备，请检查设备等字样。

在实际的测试中，可以发现本次设计，屏幕上数据精确程度较低，而且数据的刷新率较慢，所以在数据的处理方面还要进行加强。

3 结束语

通过此次温湿度监控系统设计，可以看出此系统在改善室内环境中发挥着巨大的作用，需要深入研究，重点在于对DHT11数据的分析精确程序加强，这样才能提高系统的运作效率，此外STM32单片机所设计的温湿度控制系统与8位单片机设计的温湿度控制系统有着明显的进步，但是通过上述设计也可以看出的，基于STM32的温湿度控制系统还存在很多的不足，需要加以改进才能运用到实际的工作、生活中。

参考文献

[1]任哲.嵌入式实时操作系统uc/os-II原理与应用[M].北京航空航天出版社，2013.

[2]廖义奎.Cortex-m3之STM32嵌入式系统设计[M].中国电力出版社，2013.

[3]刘博文.ARM Cortex-M3应用开发实例详解[M].电子工业出版社，2011.

作者简介：王江红（1993-），男，云南曲靖人，汉族，学生，在读本科，所学专业：通信工程。