基于STM32的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

王江紅　胡湘娟　陽泳

摘 要：溫濕度的監(jiān)測對于當(dāng)前控制室內(nèi)環(huán)境，改善室內(nèi)環(huán)境起著重要的作用，為了提高室內(nèi)用戶的舒適度，一般都會對室內(nèi)的溫濕度進行監(jiān)控，通過監(jiān)測溫濕度的變化情況來確定下一步的動作，例如在溫室中嚴(yán)格監(jiān)控室內(nèi)溫度，使得溫室內(nèi)的植物能到最合適的生存環(huán)境。文章就基于STM32的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計問題進行了全面分析，通過其有效提高溫度的時效性管理意義重大。

關(guān)鍵詞：STM32；溫濕度；ucosII系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

此次的基于STM32的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計主要是32位的單片機為主控芯片，DHT11為溫濕度監(jiān)測裝置，搭載的是ucosII操作系統(tǒng)，顯示設(shè)備為主控ITL9438的彩屏，通過DHT11采集的信息對經(jīng)過單片機的內(nèi)部程序的處理，將其以數(shù)字的形式顯示在彩屏上，并且同時根據(jù)單片機內(nèi)部的溫度設(shè)定值進行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)的室內(nèi)溫濕度的智能控制。

1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1.1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)主控芯片為STM32F103ZET6，除了必須的STM32單片機正常的驅(qū)動的電路之外，彩屏為使用的是已經(jīng)做成模塊的ITL9438彩屏，而采集模塊則是使用的DHT11，如圖所示為使用的DHT11的引腳圖，可得知只要通過采集Dout引腳的輸出的電平變化，查看數(shù)據(jù)手冊，根據(jù)DHT11的時序圖寫出相應(yīng)的驅(qū)動程序，驅(qū)動DHT11溫濕度傳感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕廠家寫好的程序，移植到STM32上既可，而通過將Dout引腳上的高低電平變化，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理可以將溫濕度數(shù)據(jù)已數(shù)字的形式顯現(xiàn)在彩屏上，通過內(nèi)部的程序根據(jù)比較當(dāng)前的溫濕度值與設(shè)定的參數(shù)值進行比較，使得進行下一步的溫濕度調(diào)節(jié)動作，通過向外部電路發(fā)送信號，例如溫度高了，打開排風(fēng)機降低室內(nèi)的溫度等措施優(yōu)先對溫度的控制，這與空調(diào)的原理類似，但是系統(tǒng)比空調(diào)電路簡捷的多。

DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式，單個數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成。數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。DHT11的數(shù)據(jù)格式為：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和。其中校驗和數(shù)據(jù)為前四個字節(jié)相加，傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)（濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù)）之間應(yīng)該分開處理。

1.2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

此次的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計主要實在keil4中完成，操作系統(tǒng)為UCOSII，將UCOSII系統(tǒng)移植到當(dāng)前單片機上，并且建立相應(yīng)的任務(wù)堆棧，通過調(diào)用任務(wù)堆棧的形式實現(xiàn)系統(tǒng)運行，將DHT11的Dout引腳與PG11連接，PG11引腳設(shè)置的為輸入模式，用于采集Dout引腳的電平變化。開機的時候先檢測是否有DHT11存在，如果沒有，則提示錯誤。只有在檢測到DHT11之后才開始讀取溫濕度值，并顯示在LCD上，如果發(fā)現(xiàn)了DHT11，則程序每隔100ms左右讀取一次數(shù)據(jù)，并把溫濕度顯示在LCD上。同時會使用一個LED來指示程序運行狀況。

溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為的LED驅(qū)動程序、LCD驅(qū)動程序、DHT11驅(qū)動程序以及STM32單片機的啟動文件等幾個部分，其中LCD驅(qū)動程序主要是有屏幕生產(chǎn)廠家提供，并不需要自己編寫，直接移植廠家提供的LCD驅(qū)動程序即可，而設(shè)計者主要是編寫的LED驅(qū)動和DHT11的驅(qū)動。DHT11并不需要使用IIC接口或者是SPI接口，所以直接配置兩個I/O引腳，通過DHT11的讀寫時序編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序即可，如圖1中的'1'時序和'0'時序圖。

通過圖1中時序圖，我們可以編寫出DHT11相應(yīng)的讀函數(shù)與寫函數(shù)，再通過數(shù)據(jù)發(fā)送流程時序便可以寫出DHT11的驅(qū)動程序。將上述幾個主要的驅(qū)動程序編寫好之后，編寫相應(yīng)的DHT11數(shù)據(jù)處理函數(shù)，通過函數(shù)參數(shù)返回值將實際的數(shù)據(jù)顯示在LCD屏幕上。屏幕上顯示的參數(shù)在主函數(shù)中的出現(xiàn)編寫即可。

2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況

單片機所使用電源為3.3V，供電電壓不得超過3.3V，否則將會燒掉STM32單片機芯片，上電系統(tǒng)便開始啟動，設(shè)計一個LED指示燈來顯示程序的運行狀況，而系統(tǒng)檢測DHT11是否存在，存在便會將采集的溫濕度數(shù)據(jù)顯示在彩屏上，不存在則會提示沒有DHT11，溫度為30℃，濕度為33%，每100ms刷新一次，動態(tài)顯示數(shù)據(jù)變化，如果DHT11出現(xiàn)問題，將會顯示沒有設(shè)備，請檢查設(shè)備等字樣。

在實際的測試中，可以發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計，屏幕上數(shù)據(jù)精確程度較低，而且數(shù)據(jù)的刷新率較慢，所以在數(shù)據(jù)的處理方面還要進行加強。

3 結(jié)束語

通過此次溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，可以看出此系統(tǒng)在改善室內(nèi)環(huán)境中發(fā)揮著巨大的作用，需要深入研究，重點在于對DHT11數(shù)據(jù)的分析精確程序加強，這樣才能提高系統(tǒng)的運作效率，此外STM32單片機所設(shè)計的溫濕度控制系統(tǒng)與8位單片機設(shè)計的溫濕度控制系統(tǒng)有著明顯的進步，但是通過上述設(shè)計也可以看出的，基于STM32的溫濕度控制系統(tǒng)還存在很多的不足，需要加以改進才能運用到實際的工作、生活中。

參考文獻

[1]任哲.嵌入式實時操作系統(tǒng)uc/os-II原理與應(yīng)用[M].北京航空航天出版社，2013.

[2]廖義奎.Cortex-m3之STM32嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].中國電力出版社，2013.

[3]劉博文.ARM Cortex-M3應(yīng)用開發(fā)實例詳解[M].電子工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：王江紅（1993-），男，云南曲靖人，漢族，學(xué)生，在讀本科，所學(xué)專業(yè)：通信工程。