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基于单片机温湿度光照无线环境监测系统设计

花匠小妙招
2024-11-30 05:26

**单片机设计介绍，基于单片机温湿度光照无线环境监测系统设计

文章目录一概要二、功能设计设计思路三、软件设计原理图五、程序六、文章目录

一概要

基于单片机温湿度光照无线环境监测系统设计概要

一、设计背景与意义

在农业、工业、智能家居以及科学研究等领域，温湿度和光照条件是影响生产、生活质量和科学研究的关键因素。因此，开发一种能够实时采集并监测环境温湿度和光照数据，并通过无线通信技术将数据发送至远程监控中心的系统，具有重要的实际应用价值。

二、系统组成

本系统主要由单片机控制模块、温湿度采集模块、光照采集模块、无线通信模块、显示模块以及电源模块组成。

单片机控制模块：作为系统的核心，负责接收来自温湿度采集模块和光照采集模块的数据，并进行处理。同时，单片机还负责控制无线通信模块，将数据发送至远程监控中心。
温湿度采集模块：利用专用的温湿度传感器（如DHT11、SHT10等）来测量环境中的温度和湿度，并将数据发送给单片机控制模块。
光照采集模块：通过光照传感器（如光敏电阻、光敏二极管等）实时采集环境中的光照强度，并将数据发送给单片机控制模块。
无线通信模块：采用蓝牙、Wi-Fi或ZigBee等无线通信技术，将单片机控制模块处理后的数据发送至远程监控中心。
显示模块（可选）：用于在本地显示温湿度和光照的实时数据，方便现场查看。
电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应，确保系统的持续运行。
三、工作原理

系统启动时，单片机控制模块首先初始化各个模块。然后，温湿度采集模块和光照采集模块开始实时采集数据，并将数据发送给单片机控制模块。单片机控制模块接收到数据后，对数据进行必要的处理（如滤波、校准等），并通过无线通信模块将数据发送至远程监控中心。远程监控中心接收到数据后，可以进行进一步的分析、处理和显示。

四、设计特点

实时性：系统能够实时采集和监测环境中的温湿度和光照数据，确保数据的及时性和准确性。
灵活性：采用无线通信技术，系统可以灵活部署在各种环境中，无需布线，方便安装和维护。
扩展性：系统采用模块化设计思想，方便进行扩展和升级。可以根据需要增加其他类型的传感器，如气体浓度传感器、土壤湿度传感器等，以丰富系统的功能。
可靠性：系统采用高性能的单片机和稳定的传感器，确保数据的可靠性和准确性。同时，系统还具备数据备份和恢复功能，防止数据丢失。
可视化：通过远程监控中心的界面，用户可以直观地查看温湿度和光照的实时数据，以及历史数据曲线图等，方便用户进行数据分析和决策。
五、应用前景

该系统可广泛应用于农业、工业、智能家居以及科学研究等领域。在农业领域，可以实时监测温室或农田的温湿度和光照条件，为作物生长提供最佳的环境；在智能家居领域，可以实时监测室内温湿度和光照强度，自动调节空调、灯光等设备，提高居住的舒适度；在工业领域，可以实时监测生产车间的温湿度和光照条件，确保生产过程的稳定性和产品质量；在科学研究领域，可以实时监测实验室的温湿度和光照条件，为科学研究提供准确的环境数据支持。随着物联网技术的不断发展和普及，基于单片机温湿度光照无线环境监测系统将会更加智能化和便捷化，为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。

二、功能设计

1、系统将温湿度、光照值（0-100）和CO浓度值通过蓝牙模块实时上传到手机APP。

2、如果温度低于阈值A，则继电器1闭合，否则，继电器1断开。

3、如果湿度低于阈值B，则继电器2闭合，否则，继电器2断开。

4、如果CO浓度低于阈值C，则继电器3闭合，否则，继电器3断开。

5、如果温度或湿度或co浓度超过对应的阈值，则蜂鸣器报警。

6、具体A、B、C的值的大小由通旺科技淘宝店根据调试决定。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

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五、程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
在这里插入图片描述

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六、文章目录

摘要 I
Abstract II
引言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致谢 25