果蔬保鲜库湿温度无线监控系统的设计

果蔬保鲜库湿温度无线监控系统的设计

庞博为1，李莉

（辽宁 大连116013；大连科技学院）

摘要：针对蔬果储藏需要控制湿度温度的问题，提出一种基于STM32芯片的监控系统。该系统的STM32单片机接收来自DHT11发送的信号，经过对数据的分析和处理实现对温湿度的实时显示。通过无线模块还可将监测数据发送能到手机端，方便查看，保证果蔬能处于适宜的温湿度环境当中。测试表明，该系统性能稳定、易于操作、数据读取准确。

引言

水果和蔬菜贮藏时需要控制环境温度和湿度。温度过高会导致其过度进行呼吸作用，造成营养物质的流失，影响味道；温度过低会破坏细胞结构，导致冻疮和脱水等现象发生。当环境的湿度值过低时，果蔬的水分就会过度蒸发，导致其枯萎，商品价值就会下降。为了确保水果和蔬菜的质量，保鲜库的温湿度控制就变得格外重要。研究一种方便、准确的温湿度监测方法具有重要意义。

1系统总体设计方案

系统电路包括主控模块、温湿度采集模块、显示模块、无线通信模块、控制模块和超限报警模块。系统通过DHT11温湿度传感器采集数据，通过串口发送到STM32单片机，单片机接收传感器的信号并运算处理，然后发送给液晶显示屏显示参数信息。通过按键可以设定温湿度的控制范围，实现自动控制。通过无线模块发送数据，实现无线监测，并能够通过远程终端查看监测数据。

2 系统硬件设计

2.1主控模块设计

采用STM32F103作为主控芯片，该芯片具有高性能、低成本、低功耗的特点。STM32F103芯片电源为3.3V供电，主要由晶振电路、电源滤波电路、SW接口调试电路、复位电路、BOOT模式选择电路等组成。

2.2传感器模块设计

DHT11数字温湿度传感器是复合传感器，自带AD转换功能，其内部已校准了数字信号输出的温湿度值。本系统采用此传感器具有快速相应、抗干扰能力强、性价比极高的优势。只需将DHT11的DOUT引脚与单片机的PB6引脚连接即可实现数据传输。

2.3 显示模块设计

1602显示屏是一种工业字符型液晶，能够同时显示16*2个字符。本设计将单片机的引脚PA7~PA0对应地连接到LCD1602的D0~D7引脚上，LCD的使能端接到单片机PB1引脚，RS与RW端口分别接到单片机的PB11与PB10引脚上。

2.4无线通信模块设计

本系统采用HC-05蓝牙芯片，传输半径在20米左右。无线模块为蓝牙+WiFi模块的设计，可以通过手机连接蓝牙来查看监测数据，也可以使用WiFi模块通过远程终端来查看监测数据。WiFi的网络配置过程十分繁琐，如果使用手机连接到设备，则需要连接同一个局域网。

2.5报警模块设计

由蜂鸣器和闪光灯两个警示信号，只要温湿度超限蜂鸣器就会响起，而光信号报警针对不同的情况有相应的LED灯指示。通过此报警装置系统可以实时监测保鲜库内温湿度的异常情况。

2.6 控制模块设计

单片机的电源是3V~5V的，在控制大功率的设备时，需要通过光耦继电器来进行驱动。该系统使用4个继电器实现加热、制冷、加湿、除湿4个功能，将不同的继电器的触发接口分别连接到STM32单片机的PB12口、PB13口、PB15口、PB14口上。

3 系统软件分析

本系统的程序使用Keil编写，采用模块化思想对各模块子程序进行设计，最终整合构成总程序来实现所有的功能。单片机开启后，主程序对各个模块进行初始化，接收到传感器发送来的温湿度数据，经过单片机处理后发送指令到各个模块，完成相应的操作。

图3-1 主程序流程图

4 系统的安装和调试

首先通过proteus软件来调试硬件电路的工作状态，判断故障并处理。调试无误后，将程序烧录到单片机中。

依照以下顺序进行测试，（1）液晶屏显示功能：1602液晶屏一共显示两行数据，第一行分别显示温度当前值、温度设定的最高值与最低值。第二行显示湿度当前值、湿度设定的最高值与最低值。（2）报警功能：若当前温湿度的值超标，测试能否进行正确的声光报警。若当前温湿度的值没有超标，则通过按键改变监测范围，使当前温湿度达到报警范围，然后通过显示屏上的数据，判断在不同的报警情况下，报警模块能否启用正确的报警模式。（3）温湿度检测功能：用手捂住DHT11传感器，观察当前温湿度的值的变化情况。（4）按键模块：按下设置键，温湿度设定值对应数据的光标会进行闪烁，每按下一次上行键，设定值增加1；每按一次下行键，设定值会减少1。一直按着上行键或下行键，就会以一定的频率增加或减少设定值。若蜂鸣器正在报警，通过按键看是否能够取消报警信号。（5）控制功能：当温湿度值超标后，判断是否打开正确的继电器。（6）无线模块：使用手机连接无线模块，通过手机端查看温湿度的监测数据与1602显示屏的数据是否一致，用手捂住传感器时，观察手机端的监测数据是否会跟着发生变化。

5结论

经测试，各模块功能正常，系统能够精准快速的检测环境的温湿度，具有一定的实用价值。

参考文献:

[1] 梁晓雄,范越,黄莉,顾全,徐擎.基于单片机的无线温湿度检测系统设计[J],仪器仪表与分析监测. 2021(01).

[2] 孙学智.基于单片机的温湿度检测系统设计与实现分析[J],科学技术创新. 2020(13).

[3] 纪娜,何国荣. 基于物联网的农业大棚环境监测系统硬件设计分析[J],自动化技术与应用. 2021(01).

[4] 杨紫含,沈王姚,苏和平,覃浪,范丽琴,喻伟闯.基于STM32单片机的温室环境监测系统设计[J],信息技术与信息化. 2018(05).