基于STM32的温湿度报警系统设计

陈江辉+林孝腾+朱卫+吴耿宇+虞磊

摘 要：基于STM32F103ZET6单片机设计了一个温湿度采集系统，该系统采用数字式温濕度传感器SHT11采集环境的湿度值，STM32通过计算之后得到温湿度数据，输出至LCD12864显示，如果温湿度数据超出报警阈值，则会发出报警信号，温湿度数据还可以通过GSM模块发送数据至手机。

关键词：温湿度；报警系统

随着现代农业的发展，利用温室大棚来培育农作物越来越普及，而大棚环境不同于室外，温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等外部条件，将会直接影响农作物的生长，而我国现代农业发展比较晚，一般依靠操作人员使用传统的温度计、湿度计等方法对现场环境进行检测，这样就比较浪费人力资源和时间资源，同时由于传感器本身的制约导致准确度和实用性也受到一定的影响，随着科学技术的发展，智能检测技术的普及，由传感器、微控制器、模数转换器等组成的智能监控系统的出现，促进了现代农业科技的革新。本文研制的是基于STM32土壤温湿度采集系统，该设计是将TDR土壤湿度传感器获得湿度数据、DS18B20采集的土壤温度数据以及SHT11获得的空气温湿度数据通过单片机的A/D接口进行采集，并将数据显示在LCD显示屏上，通过遥控按键可以方便的设定采集数据的时间间隔、采集数据的类型（便于统计分析）、系统时间等信息。

一、硬件电路设计

土壤温湿度智能检测系统主要由以下几部分组成：主控芯片STM32F103C8T6，数据采集电路，数据存储电路，通信电路，红外遥控电路，LED显示电路，GSM模块电路。图1所示为该系统硬件电路设计结构框图。

1.主控芯片STM32F103C8T6

STM32F103C8T6是意法半导体公司的基于Cortex^TM-M3内核的微型控制器，最高72MHz工作频率，内置20K字节的SRAM，64K字节的FLASH，包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进通信接口：多达2个 接口和SPI接口、个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。该处理器具有体积小、功耗低的优点，且性价比很高。

2.湿度数据采集

SHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来自外界的影响。由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而测量精度较高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。

3.GSM模块

STM32通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信功能，例如：发送短信，拨打电话，GPRS拨号上网等。基于GSM模块产品的开发往往都是基于ARM平台，使用嵌入式系统进行开发。有些GSM模块具有“开放内置平台”功能，可以让客户将自己的程序嵌入到模块内的软件平台中。本项目中运用GSM模块来实现系统与手机的通信功能，便于使用者能随时随地监测系统运行状况和采集结果。

二、程序设计

本文根据功能要求，主要分为几个模块：数据采集模块、阈值报警模块，GSM模块。数据模块主要采集温湿度数据，STM32计算之后得到温湿度数据，一旦数据超过设定温湿度阈值，系统会发出报警信号并将该信息发送至手机，GSM模块还可以通过手机发送数据请求信号来实时获得环节温湿度数据等相关信息，程序设计流程图如图2所示。

三、结语

选用STM32，能够完成设计功能，且满足后续二次开发的要求；湿度传感器SHT11数据采集快速且满足精度要求；GSM模块满足了人们对数据的实时监测要求，该设计成本低，操作简便，性价比高，能够在农业生产项目中推广。

参考文献：

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