澎 雇 矸学 ２０１３年第８期 固 文献著录格式：胡古月，黄丽华．基于ＳＴＭ３２的温室温湿度采集系统［Ｊ］．浙江农业科学，２０１３（８）：１０５３—１０５５ 基于ＳＴＭ３２的温室温湿度采集系统 胡古月，黄丽华 （南京农业大学工学院，江苏南京２１００３１） 摘 要：系统以ＳＴＭ３２单片机作为控制器的核心部件，采用数字温湿度传感器ＤＨＴ２１进行温室的实时温湿 度检测，并通过无线方式连接终端单片机，与Ｐｃ机进行通信，最终实现在Ｐｃ机中实时采集和显示信息。本系 统ＳＴＭ系列单片机实用性强，具有稳定、安全、精度高等优点。 ’ 关键词：ＳＴＭ３２；温湿度；无线传输 中图分类号：ＴＰ ２７４ 文献标志码ｉ Ｂ 文章编号：０５２８－９０１７（２０１３）０８・１０５３—０３ 温室、大棚等设施农业生产过程中，温湿度的 实时收集与控制管理是优质、高产农作物栽培的重 １ 系统整体结构和工作原理 要环节。温湿度传感器一般以有限传送的方式传输 本系统由一个主机与２个单片机组成，系统原 数据，存在传输线路复杂，不适合大范围放置，线 理框架由图１所示。上位机由ＳＴＭ３２单片机、无 路易老化而影响数据的可靠性，连接维修成本昂贵 线模块、天线、电源模块：时钟模块、终端设备， 等问题。温度传感器与湿度测量器属于２０世纪９０ 以及串口通信模块组成。在上位机系统下，ＳＴＭ３２ 年代兴起的产品。湿度传感器分为电阻式与电容式 单片机作为主控单元，通过接收无线模块从下位机 ２种，产品的形式都是基片上涂覆感湿材料形成感 发送过来的温湿度数字信号，经过串口通信模块与 湿膜。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得 终端设备进行通信，数据进入Ｐｃ机，由 了较大的发展，湿敏传感器从简单的单一元件向集 ＬＡＢＶＩＥｗ编写的上位机显示出相应数据。下位机 成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。国内 由控制芯片ＳＴＭ３２单片机、无线模块、电源模块、 外厂家的温湿度传感器产品水平不一、价格参差不 时钟模块组成。下位机系统中，由温湿度传感器 齐。就国内市场而言，湿度传感器以电容式湿敏传 ＤＨＴ２１分别对温湿度进行实时采集，采集的数字 感器较为多见。目前，国外已相继推出高精度、高 信号经过主控芯片ＳＴＭ３２单片机的处理由无线发 分辨力的智能传感器，如由美国ＤＡＬＬＡＳ半导体公 送模块ｎＲＦ２４Ｌ０１将温湿度数字信号发送到上位机 司新研制的ＤＳ１６２４型高分辨力智能传感器，能输 系统中。 出１３位二进制数据，其分辨力高达０．０３１ ２５ ｏＣ， 测量精度为±０．２ ｏＣ。另外，智能温湿度传感器正 ２传感器采集节点系统的组成与功能的实现 从单通道向多通道方向发展，而总线技术也实现了 ２．１ 温湿度传感器 标准化、规范化，如使用Ｉ２Ｃ总线、ＳＭＢＵＳ总线、 ＤＨＴ２１数字温湿度传感器是一款含有已校准 ＳＰＩ总线等。随着价格低、集成度高的无线模块的 数字信号输出的温湿度复合传感器。应用专用的数 不断问世，使用无线通信技术传输数据已成为可 字模块采集技术和温湿度技术，使产品具有极高的 能。基于ＳＴＭ３２的温室温湿度采集系统包括温湿 可靠性和长期的稳定性。ＤＴＨ２１为４针单排引脚 度传感器、串口模块、无线模块，以及上位机模 封装信号传输距离可达２０ ｍ以上。 块。２个无线模块通过单片机将采集到的数据通过 ２．２ ＳＴＭ３２单片机 串口传输到Ｐｃ机中，再由上位机显示实时数据， ＳＴＭ３２系列基于专为高性能低成本的嵌入式 从而达到实时采集、无线传输与在线监控的目的。 专门设计的ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３内核，替代Ｍ３内核， 实验虽以温室为例，但因其简便性，具有较好的可 该系列处理器融合了１６位单片机的优点，具有低 移植能力，可以移植到其他工作环境中。 功耗、低成本等特点。增强型系列更是达到时钟频 收稿日期：２０１３－０６－１５ 作者简介：胡古月（１９９２一），江苏常州人，本科生，专业为电子信息科学与技术。Ｅ—ｍａｉｌ 胡古月，等：基于ＳＴＭ３２的温室温湿度采集系统 ｉｍ Ｌａｂｖｉｅｗ的核心为数据流，采用数据流编程方式， 温湿度数据经过无线传输模块的传输，单片机 根据节点的数据流向编写程序。作为一款面向最终 的解析后，通过串口由单片机传送给ＰＣ上位机， 用户的工具，它增强了创建用户自己的科学和工程 上位机对数据进行分类后在虚拟仪器中显示出来， 系统能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的 当数据达到或超过环境所需最大容量时，报警器即 便捷途径，因此，提高了工作效率。系统上位机控 亮红灯，提示温度或湿度过高，需要相关人员进行 制界面如图５所示。 调节。当采集次数等于预设次数时，系统停止采 集，否则一直进行采集直到结束按钮被按下为止。 ４ 系统测试 本研究是基于ＳＴＭ３２的温湿度采集系统，并 实现数据的无线传输。通过小规模试验验证，在封 闭环境下，系统采集数据稳定、可靠，可将系统移 植于温室大棚中，检测温室大棚中温湿度的变化。 试验采用４００ ｍｍ×４００ ｍｍ×４００ ｍｍ的正方体 塑料盒，上方放置６只１ Ｗ灯泡。将传感器采集 节点模块分别放置在容器中节点１，２，３，４和５ 中（表１），输入程序连续采集数据１０次，通过 ＰＣ上位机观察具体数据。 闭合电灯开关，带盒中温度稳定后接通传感器 节点采集模块电源，并观察上位机数据，具体结果 图５ 上位机控制的界面 见表１。 表１ 系统各节点测试的温度和相对湿度 ５ 小结 参考文献： 试验结果表明，基于ＳＴＭ３２的温室温湿度采 ［１］ 朱玉颖，蔡占辉．基于ｎＲＦ２４Ｌ０１的远程温度检测系统设 集系统，具有操作方便，结构简单，上位机操作界 计［Ｊ］．自动化技术与应用，２０１０（５）：５６—５８． 面人性化，采集的数据稳定、精确等优点，且无线 ［２］ 吴成东，孙秋野，盛科．ＬａｂＶＩＥＷ虚拟仪器程序设计及应 用［Ｍ］．北京：人民邮电出版卒土，２００８． 接收，可大幅降低成本，能够基本满足采集要求， ［３］ 孟臣，李敏．数字式温湿度传感器原理与应用［Ｊ］．世界 具有较好的应用前景。但系统也存在一定的问题， 电子元器件，２００３（８）：６６—６８． 如传输距离超过４０ ｍ时数据无法显示，或者数据 ［４］ 谭浩强．Ｃ程序设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社， 传输不精确；需不同位置多次采集，才可以得出环 １９９１：７． 境平均温湿度。如何通过使用其他型号模块来试图 ［５］ 塞尔．无线通信设备与系统设计大全［Ｍ］．张之超，黄世 亮，吴海云，译．北京：人民邮电出版社，２００４． 加大距离，以及系统采集数据功能的完善，尚待进 一步研究。 （责任编辑：昊益伟）