基于单片机的粮仓无线温湿度检测系统

郝胜华　陈艳杰

摘要：该设计是一种基于单片机的无线温湿度检测系统，该系统由LCD1602液晶显示器和蜂鸣器装置构成接收装置和超温报警装置，用温湿度传感器、52单片机和无线发送模块构成温湿度发送装置，温湿度传感器接收到当前温湿度，通过无线射频模块将数据传递到单片机，在LCD显示屏实时显示当前的温湿度，通过数据模块设置测量温湿度的上下限值，当温湿度越出设置范围时，蜂鸣器报警模块自动启动。实现温湿度信号的无线传送和报警功能，具有实时有效、传输方便的特点，应用于对仓库的温湿度进行实时监测。

关键词：粮仓；温湿度检测；无线传输

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）17-0259-02

1概述

我国是一个人口众多的大国，科学储粮是保障人民粮食供应，促进社会安定的大事，粮仓温湿度的监测在科学储粮中占有重要地位。在大多数粮食存储企业，目前仍主要靠人工检测粮仓温湿度。由于粮库占地面积大，粮仓分散，仓内温度测试点多，因而人工监测工作量大，效率低，检测周期长，而且测量器件损坏率高，测试精度难以保证。

随着微型计算机和传感器技术的飞速发展，传统人工检测的方法已经不能满足当前需要。设计可靠的粮仓温度监测系统，对仓库内的温湿度进行实时监测，克服以前靠粮库管理人手工监查、测量粮仓温湿度的缺点，提高了粮库的温湿度监测速度和监测精度，增强了粮库温湿度监测的实时性和有效性。能有效防止粮食霉变事故的发生，同时也节省了大量的人力和物力，减轻了粮库管理的工作强度，从而提高了粮食管理的效率，使粮食管理得到了安全可靠的保障。

2系统总体设计方案

温湿度传感器接收到当前温湿度，通过无线射频模块将数据传递到单片机，在LCD显示屏实时显示当前的温湿度，通过数据模块设置测量温湿度的上下限值，当温湿度越出设置范围时，蜂鸣器报警模块自动启动。系统框图如1所示。

3硬件电路设计

3.1单片机最小系统

单片机控制模块由单片机最小系统组成，包括AT89C52单片机和复位电路。系统采用12MHZ晶振，由于系统对晶振要求不高，可以根据情况适当改变晶振频率，单片机复位端是低电平有效，系统上电后由RC充放电电路实现自动复位，也可以短按复位按键S1实现手动复位。单片机最小系统如图2所示。

3.2温湿度传感器电路

DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。DHT11功耗很低，在5V电源电压下，工作平均最大电流0.6mA左右，传感器与一个高性能8位单片机相连接，包括测温元件和一个电阻式测湿元件。通过单片机连接就能够实时的采集本地温湿度。主机发送开始信号后，延时等待30us-40us后读取DH11T的回应信号，读取总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高，准备发送数据，每1 bit数据都以低电平开始。图3为温湿度传感器电路图。

3.3无线收发电路

发射数据：将nRF24L01配置为发射模式，把接收节点地和有效数据按照时序由SPI口写入模块缓存区。置为高电平并保持至少20μs，延迟100μs后发射数据。

接收数据：将nRF24L01无线模块配置为接收模式，在100μs后进入接收状态等待数据的到来。当接收的一方检测到有效的地址和CRC的时候，数据寄存器中存贮数据包，产生中断，进入中断服务子程序，单片机取数据，如果这时候自动应答开启，接收方就进入发射状态回传应答信号。图4为无线收发电路图。

3.4显示电路

1602液晶能够同时显示16x02即32个字符，由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，是一种用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。每个点阵字符位都可以显示一个字符，1602LCD显示的内容为16X2，即可以显示两行（显示字符和数字），每行16个字符液晶模块。图5为显示电路图

显示电路由LCD1602液晶显示器与单片机连接而成，通过单片机，将存储在寄存器中的温湿度数据实时的传递到显示器中，并通过显示器显示出来。

3.5报警电路

报警电路由一个蜂鸣器外接一个三极管和2k电阻组成，主要实现报警功能，当所测的温湿度范围超过预设值的温湿度范围时，就会产生报警。如图6所示，为超温报警模块电路图。

4软件设计

温湿度传感器接收到当前温湿度，通过无线射频模块将数据传递到单片机，在LCD显示屏实时显示当前的温湿度，通过数据模块设置测量温湿度的上下限值当温湿度越出设置范围时，蜂鸣器报警模块自动启动。程序主流程圖如图7所示。

5结论

本设计通过温湿度传感器、无线收发模块来传递温湿度，并通过报警系统能有效的预防温湿度过高或过低，并利用LCD1602液晶显示器在实时动态显示出来。达到了对粮仓温湿度进行无线检测的目的，能有效的对粮仓温湿度进行预防。

此设计还可以增加烟幕传感器，用于检测火情，当火灾发生时，结合GSM模块将险情准确汇报给管理人；如不同粮食保存温湿度条件不同，增加上位机，用于设置温湿度的上下限值，从而有效调节粮仓温湿度值。